一种低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板及其制备方法

本发明属于耐磨钢及其制备，尤其涉及了一种低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板及其制备方法。

背景技术：

1、低合金耐磨钢因价格优惠、硬度较高，从而广泛用做工程机械、矿山机械、冶金机械和水泥化工机械的磨损零部件。该类机械在工作时，其磨损部位受到外加载荷及磨粒的交互作用，导致零件表面不断产生损伤，从而导致磨损失效，过大的磨损失效更会导致严重的机械事故。因此，为了延长机械的使用寿命及保障工作人员的安全，耐磨部件通常采用高硬度的马氏体耐磨钢，依靠其马氏体组织带来的高硬度抵抗磨损。

2、然而，实际机械的工作环境复杂多变，涉及干燥或湿润、常温或低温、高酸或高碱等环境。目前来说，现有的低合金耐磨钢板仅考虑普通环境下的耐磨性能，虽然耐磨性能较好，但在腐蚀环境下的抗磨损能力并不理想，导致如垃圾储运、煤炭采运、矿沙输送等机械设备在工作中会产生严重的腐蚀磨损。当机械在腐蚀工况下工作时，外部的腐蚀会加快零部件的磨损，而磨损也会进一步加快腐蚀，两者的叠加效应导致了严重的腐蚀磨损。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板及其制备方法，其中，低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板解决了现有的低合金耐磨钢板在腐蚀环境下的抗磨损能力差的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

5、本发明在第一方面提供了一种低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板，

6、抗腐蚀磨损钢板中的化学成分按照质量百分比为：c：0.1～0.2％、si：0.3～0.7％、mn：0.3～0.5％、cu：0.2～0.5％、cr：1.5～3.5％、sb：0.1～0.3％、s≤0.005％和p≤0.003％，余量为fe和不可避免的杂质；

7、抗腐蚀磨损钢板的显微组织包括回火板条马氏体组织和碳化铬析出相，其中，回火板条马氏体组织的体积分数≥99％，碳化铬析出相的尺寸≤100nm。

8、进一步地，cr含量和c含量为：cr/c≥14。

9、进一步地，按照质量百分比计，抗腐蚀磨损钢板中的化学成分还包括：nb：0.005～0.05％、v：0.00～0.05％和ti：0.005～0.05％中的至少一种。

10、进一步地，低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板的硬度≥470hv，-40℃冲击功≥90j，抗拉强度≥1400mpa，伸长率≥11％。

11、本申请第二方面提及了一种低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板的制备方法，用于制备上述第一方面的低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板，方法包括：

12、步骤s1冶炼：按照质量百分比为：c：0.1～0.2％、si：0.3～0.7％、mn：0.3～0.5％、cu：0.2～0.5％、cr：1.5～3.5％、sb：0.1～0.3％、s≤0.005％、p≤0.003％、余量为fe和不可避免的杂质的化学成分，进行熔炼浇筑得到钢锭，控制熔炼温度为1600～1700℃，使用lf精炼炉和rh精炼炉处理，中包钢水过热度≤20℃，冶炼全程保护浇铸；

13、步骤s2锻造：将钢锭加热至1150～1250℃并加热保温，均匀化1～4h后进行锻造，控制锻造温度为1150～1000℃，得到锻坯；

14、步骤s3轧制：将锻坯加热至1050～1150℃并保温，并控制轧制保温时间为1～4h后进行再结晶轧制和未再结晶轧制，控制再结晶轧制和未再结晶轧制的总轧制次数为6～9道次，总变形量≥88％，终轧厚度为8～20mm，得到热轧钢板，将热轧钢板空冷至室温；

15、步骤s4淬火：将热轧钢板在850～950℃淬火并保温，并控制淬火保温时间为10～40min后水淬至室温，得到淬火钢板；

16、步骤s5回火：将淬火钢板在160～240℃回火并保温，并控制回火保温时间为20～50min后空冷至室温，得到低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板。

17、进一步地，步骤s2～步骤s5中的保温时间为：

18、τ≥0.02×δ[1.25×(c+si)]

19、其中，τ为加热保温时间、轧制保温时间、淬火保温时间或回火保温时间(h)，δ为对应τ时间内的保温产品的壁厚(mm)，c、si分别为τ时间内的保温产品的碳、硅含量(％)。

20、进一步地，步骤s3还包括：

21、再结晶轧制温度为1050～950℃，轧制次数为3～4次，单道次压下率≥25％；

22、未再结晶轧制温度为900～800℃，轧制次数为3～5次，单道次压下率≥20％。

23、进一步地，步骤s2还包括：将钢锭加热至1170～1230℃并加热保温。

24、进一步地，步骤s3还包括：将锻坯加热至1080～1120℃并保温。

25、进一步地，步骤s4还包括：将热轧钢板在880～920℃淬火并保温，并控制淬火保温时间为10～30min后水淬至室温，得到淬火钢板；

26、步骤s5还包括：将淬火钢板在180～220℃回火并保温，并控制回火保温时间为30～50min后空冷至室温，得到低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板。

27、(三)有益效果

28、本发明的有益效果是：

29、本发明所提供的抗腐蚀磨损钢板中的化学成分，按照质量百分比为：c：0.1～0.2％、si：0.3～0.7％、mn：0.3～0.5％、cu：0.2～0.5％、cr：1.5～3.5％、sb：0.1～0.3％、s≤0.005％和p≤0.003％，余量为fe和不可避免的杂质；抗腐蚀磨损钢板的显微组织包括回火板条马氏体组织和碳化铬析出相，其中，回火板条马氏体组织的体积分数≥99％，碳化铬析出相的尺寸≤100nm。

30、本发明通过添加cr元素并严格控制cr含量与c含量之比，减少cr与c的结合，保证钢材中固溶足够的cr元素，充分实现cr元素耐蚀的特点，同时添加一定量的耐蚀性元素cu与sb进一步提高耐蚀性。与传统nm450钢相比，本发明的抗腐蚀磨损钢在普通环境下的耐磨性提高了1.43倍，在去离子水中的耐磨性提高了1.46倍，在3.5％nacl溶液中的耐磨性提高了2.14倍。显微组织为回火板条马氏体与细小碳与铬的析出相，钢板的硬度≥470hv，-40℃冲击功≥90j，抗拉强度≥1450mpa，伸长率≥11％，具有优异的力学性能与抗腐蚀磨损性能，适合于复杂工况(常温、低温、普通环境、腐蚀环境)下的磨损零部件。

技术特征：

1.一种低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板，其特征在于，

5.一种低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板的制备方法，用于如权利要求1～4任一项所述的低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板，其特征在于，所述方法包括：

6.根据权利要求5所述的一种低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求5所述的一种低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板的制备方法，其特征在于，步骤s3：

8.根据权利要求5所述的一种低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板的制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求5所述的一种低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板的制备方法，其特征在于，

10.根据权利要求5所述的一种低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板的制备方法，其特征在于，

技术总结
本发明属于耐磨钢及其制备领域，提及了一种低温韧性的低成本抗腐蚀磨损钢板及其制备方法。该钢板包括以下质量百分比的化学成分：C：0.1～0.2％，Si：0.3～0.7％，Mn：0.3～0.5％，Cu：0.2～0.5％，Cr：1.5～3.5％，Sb：0.1～0.3％，S≤0.005％，P≤0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质，组织以回火板条马氏体为主，并伴有尺寸小于100nm的碳化铬析出相。该钢板硬度≥470HV，‑40℃冲击功≥90J，抗拉强度≥1450MPa，伸长率≥11％，该钢板具有优异的抗腐蚀磨损性能，可广泛应用于矿山机械、冶金机械、水泥化工机械等腐蚀工况下的磨损零部件。

技术研发人员：邓想涛,闫强军,王尚坤,陈刚,王麒,靳建锋,王昭东
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27