本发明涉及钢材料技术领域，特别是涉及一种低合金耐磨钢及其制备方法。
背景技术：
耐磨钢板广泛应用于工作条件特别恶劣，要求高强度，高耐磨性能的工程、采矿、农业、水泥生产、港口、电力以及冶金等机械产品上。传统上一般选用奥氏体高锰钢生产耐磨部件。奥氏体高锰钢在大的冲击载荷作用下，可发生应变诱导马氏体相变，提高其耐磨性。奥氏体高锰钢受限于合金元素含量高、机械加工、焊接性能差、初始硬度低，并不适合广泛应用。
近几十年来，耐磨钢的开发与应用发展很快，一般添加适量的碳及合金元素，通过铸造、轧制及离线热处理等方式进行生产。通过铸造方式生产耐磨钢，生产流程短、工艺简单、易于生产，但存在合金元素含量偏高、力学、焊接和机械加工性能差等缺点；通过轧制方式生产耐磨钢可以进一步减少合金元素含量、提高产品性能，但仍不适合广泛应用；离线淬火+回火热处理是目前耐磨钢板最主要的生产方式，其合金元素较少，产品性能较高，可以稳定工业生产，但随着低碳、节能、环保等要求越来越高，低成本、短流程、高性能产品是钢铁行业发展的必然趋势。
为此，有必要针对上述问题，提出一种低合金耐磨钢及其制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种低合金耐磨钢及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种低合金耐磨钢，按照质量百分比由以下化学成分组成：碳为0.20～0.60％，硅为0.50～1.5％，锰为2.0～3.0％，铬为0.80～1.2％，钛为0.10～0.30％，镁为0.20～0.40％，钨小于或等于0.025％，镍为0.050～0.10％，钽为0.020～0.060％，硼和氮总量为0.0050～0.025％，硫小于或等于0.0050％，余量为铁和不可避免的杂质。
优选的，按照质量百分比由以下化学成分组成：碳为0.30～0.50％，硅为0.75～1.25％，锰为2.2～2.8％，铬为0.90～1.1％，钛为0.15～0.25％，镁为0.25～0.35％，钨为0.010～0.020％，镍为0.070～0.090％，钽为0.030～0.050％，硼和氮总量为0.010～0.020％，硫为0.0010～0.0040％，余量为铁和不可避免的杂质。
优选的，按照质量百分比由以下化学成分组成：碳为0.40％，硅为1.0％，锰为2.5％，铬为1.0％，钛为0.20％，镁为0.30％，钨为0.015％，镍为0.080％，钽为0.040％，硼和氮总量为0.015％，硫为0.0025％，余量为铁和不可避免的杂质。
优选的，所述硼和所述氮的质量之比为1:2。
本发明还提供一种低合金耐磨钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下质量百分比进行配料：碳为0.20～0.60％，硅为0.50～1.5％，锰为2.0～3.0％，铬为0.80～1.2％，钛为0.10～0.30％，镁为0.20～0.40％，钨小于或等于0.025％，镍为0.050～0.10％，钽为0.020～0.060％，硼和氮总量为0.0050～0.025％，硫小于或等于0.0050％，余量为铁，球磨1～3h，过100～200目筛，得到合金粉；
(2)将上述合金粉冶炼，经铸造、加热、轧制、轧后直接冷却，得到低合金耐磨钢。
优选的，上述步骤(2)中，加热过程中的温度为1200～1300℃，轧制过程中的温度为900～1000℃。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的钢硬度高，耐磨性能优异，适于各种机械设备中极易磨损部件。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种低合金耐磨钢，按照质量百分比由以下化学成分组成：碳为0.20～0.60％，硅为0.50～1.5％，锰为2.0～3.0％，铬为0.80～1.2％，钛为0.10～0.30％，镁为0.20～0.40％，钨小于或等于0.025％，镍为0.050～0.10％，钽为0.020～0.060％，硼和氮总量为0.0050～0.025％，硫小于或等于0.0050％，余量为铁和不可避免的杂质。
本发明还公开一种低合金耐磨钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下质量百分比进行配料：碳为0.20～0.60％，硅为0.50～1.5％，锰为2.0～3.0％，铬为0.80～1.2％，钛为0.10～0.30％，镁为0.20～0.40％，钨小于或等于0.025％，镍为0.050～0.10％，钽为0.020～0.060％，硼和氮总量为0.0050～0.025％，硫小于或等于0.0050％，余量为铁，球磨1～3h，过100～200目筛，得到合金粉；
(2)将上述合金粉冶炼，经铸造、加热、轧制、轧后直接冷却，得到低合金耐磨钢。
下述以具体地实施例进行说明，以制备本发明中的低合金耐磨钢。
实施例1
按照质量百分比由以下化学成分组成：碳为0.20％，硅为0.50％，锰为2.0％，铬为0.80％，钛为0.10％，镁为0.20％，钨为0％，镍为0.050％，钽为0.020％，硼和氮总量为0.0050％，硫为0％，余量为铁和不可避免的杂质，其力学性能见表1。
一种低合金耐磨钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以上质量百分比进行配料，球磨1h，过100目筛，得到合金粉；
(2)将上述合金粉冶炼，经铸造、加热、轧制、轧后直接冷却，得到低合金耐磨钢。
实施例2
按照质量百分比由以下化学成分组成：碳为0.30％，硅为0.75％，锰为2.2％，铬为0.90％，钛为0.15％，镁为0.25％，钨为0.010％，镍为0.070％，钽为0.030％，硼和氮总量为0.010％，硫为0.0010％，余量为铁和不可避免的杂质，其力学性能见表1。
一种低合金耐磨钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以上质量百分比进行配料，球磨2h，过150目筛，得到合金粉；
(2)将上述合金粉冶炼，经铸造、加热、轧制、轧后直接冷却，得到低合金耐磨钢。
实施例3
按照质量百分比由以下化学成分组成：碳为0.40％，硅为1.0％，锰为2.5％，铬为1.0％，钛为0.20％，镁为0.30％，钨为0.015％，镍为0.080％，钽为0.040％，硼和氮总量为0.015％，硫为0.0025％，余量为铁和不可避免的杂质，其力学性能见表1。
一种低合金耐磨钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以上质量百分比进行配料，球磨2h，过150目筛，得到合金粉；
(2)将上述合金粉冶炼，经铸造、加热、轧制、轧后直接冷却，得到低合金耐磨钢。
实施例4
按照质量百分比由以下化学成分组成：碳为0.50％，硅为1.25％，锰为2.8％，铬为1.1％，钛为0.25％，镁为0.35％，钨为0.020％，镍为0.090％，钽为0.050％，硼和氮总量为0.020％，硫为0.0040％，余量为铁和不可避免的杂质，其力学性能见表1。
一种低合金耐磨钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以上质量百分比进行配料，球磨2h，过150目筛，得到合金粉；
(2)将上述合金粉冶炼，经铸造、加热、轧制、轧后直接冷却，得到低合金耐磨钢。
实施例5
按照质量百分比由以下化学成分组成：碳为0.60％，硅为1.5％，锰为3.0％，铬为1.2％，钛为0.30％，镁为0.40％，钨为0.025％，镍为0.10％，钽为0.060％，硼和氮总量为0.025％，硫为0.0050％，余量为铁和不可避免的杂质，其力学性能见表1。
一种低合金耐磨钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以上质量百分比进行配料，球磨3h，过200目筛，得到合金粉；
(2)将上述合金粉冶炼，经铸造、加热、轧制、轧后直接冷却，得到低合金耐磨钢。
表1实施例1～5中钢的力学性能
由上表1可以看出，本发明中钢的抗拉强度大于或等于1995MPa，-30℃低温冲击功大于或等于30J，延伸率大于10％，布氏硬度大于或等于635HBW，可见本发明中的钢硬度高，耐磨性能优异，因此具有较好的力学性能。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。