抗冲击抗磨损的钛合金化钢及其制备方法与流程

本发明属于高强度热连轧钢领域，涉及一种高强度热连轧钢的生产方法，具体涉及一种抗冲击抗磨损的钛合金化钢及其制备方法。

背景技术：

1、传统耐磨钢采用基体强化的思路，即通过添加大量淬透性元素，采用轧制或锻造的方式，结合淬火-回火热处理工艺生产获得。

2、cn115449702b公开了一种高钛耐磨钢制备方法，将废钢、增碳剂、铬铁、硅铁在电炉内混合加热熔化，钢水熔清后加入锰铁，升温至1622-1636℃，加入占炉内钢水质量分数0.08-0.10％的铝并将炉内钢水的化学组成及质量分数控制在0.69-0.77％c，1.68-1.85％si，2.22-2.48％mn，0.65-0.79％cr，0.035％s，0.040％p，0.03-0.06％al，余量为fe及不可避免的杂质，然后加入占炉内钢水质量分数0.8-1.0％的钛铁，钢水经炉外处理后浇注成铸件，将铸件重新加热至910-935℃，保温2-3小时后，出炉风冷至温度260-300℃时，重新加热至320-350℃，保温8-10小时，炉冷至温度低于150℃，出炉空冷至室温，即可获得高钛耐磨钢产品。该发明采用电炉冶炼、铸造、热处理的生产工艺，成分设计采用了较高的c、al、mn、ti含量，该成分设计较难满足连铸-热连轧的生产工艺流程，主要是由于合金含量高，铸坯偏析较难控制，al、ti含量高，连铸时形成大量al、ti的夹杂物，可能会堵塞水口。

3、cn109706399b公开了一种高钛耐磨钢及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：电炉冶炼、lf精炼、vd精炼、模铸、热轧、热处理；所述耐磨钢是由以下重量百分含量的成分组成c：0.15～0.28％，si：0.18～0.22％，mn：0.9～1.5％，s≤0.015％，p≤0.020％，mo：0.15～0.32％，ti：0.30～0.6％，als：0.02～0.06％，余量为fe和不可避免的杂质。所述热处理步骤是指在800～960℃淬火和100～240℃回火。该发明采用电炉冶炼、模铸、轧制、热处理的工艺流程，需要进行热处理，工序成本较高，同时该发明中添加了0.15～0.32％的mo元素，合金成本较高。

4、cn110055462b公开了一种双尺度tic粒子复合强化低合金超级耐磨钢及其制造方法，化学组成按重量百分数含量为c：0.18～0.60％、si：0.30～1.20％、mn：1.00～3.00％、cr：0.20～0.40％、ti：0.2～1.00％、mo：0.10～0.50％、b：0.0005～0.003％、s：≤0.005％、p：≤0.015，余量为铁和不可避免的杂质元素；其中，c、ti的含量满足0.10％≤c％－ti％/4≤0.40％；低合金超级耐磨钢中含有均匀分布的微米级tic粒子和纳米级tic粒子的双尺度tic粒子。所述超级耐磨钢制备方法，包括冶炼、凝固成型、轧制、冷却和热处理步骤。该发明所述钢需要进行热处理，工序成本较高，同时该发明中添加了0.10～0.50％的mo元素，合金成本较高。另外，该发明所述钢具有良好的耐磨性能，但不具备良好的抗冲击磨损性能。

5、cn115612923b公开了一种成形及焊接性能良好的耐磨钢及其生产方法，本发明公开了一种成形及焊接性能良好的耐磨钢及其生产方法，耐磨钢的化学成分按重量百分比计，包括：ti:0.20-0.50％，mn:1.20-1.50％，si:0.1-0.3％，als:0.01-0.04％，mo:0.18-0.22％，p≤0.010％，s≤0.005％，n≤0.0043％，[c]介于[ti]/4～[ti]/4+0.05％之间，ceq≤0.4％，其余为铁及其他不可避免的杂质。采用转炉冶炼-lf精炼-rh精炼-连铸-热连轧生产流程。该发明所述钢具有良好的耐磨性能，但不具备良好的抗冲击磨损性能。

6、cn108374115b公开了一种基于(v、ti)c颗粒增强的铁基复合耐磨钢及其制造方法，所述耐磨钢的化学成分以百分比计(重量)由下列组份组成：c 2.0～3.0％，mn 0.4～0.8％，si 0.5～0.8％，cr 3.0～5.0％，v4.64～9.0％，ti 0～4.36％，mo 2.0～4.0％，re0.05～0.2％，p≤0.07％，s≤0.07％，余量为fe及不可避免的杂质。本发明所得耐磨钢具有良好的冲击韧性和较高的硬度，可达到如下力学性能：硬度hrc≥65，抗拉强度σb≥1600mpa，冲击韧性aku≥60j/cm2，耐磨性是高铬铸铁(cr26)的3～4倍，且克服了高铬铸铁脆性大、使用中易破碎和断裂的不足，生产成本较高铬铸铁低。该发明所述钢属于铸钢范畴，其化学成分中c、cr、v、mo等合金元素含量极高，由于铸坯偏析的原因，该成分所述的钢难以通过连铸-热轧的工艺流程生产。

7、综上所述，目前钛合金化耐磨钢大多数通过电炉冶炼-模铸-热处理工艺生产，生产效率较低，且需进行热处理，工序成本较高，同时大部分发明所述钢中添加了mo等合金成本较高的元素，另外，大多数发明所述的钛合金化钢具有良好的耐磨性能，但不具备良好的抗冲击磨损性能。因此，亟待开发一种连铸-热连轧工艺可以生产，生产效率高、无需热处理、未添加mo等合金成本较高元素、兼具耐磨性能和抗冲击磨损的钢。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是现有耐磨钢生产成本高，无法兼具耐磨性能和抗冲击磨损的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：抗冲击抗磨损的钛合金化钢，其化学成分按质量百分比为：c 0.08～0.18％，si 0.30～0.60％，mn 1.50～2.00％，p≤0.020％，s≤0.008％，als 0.020～0.045％，ti 0.40～0.60％，cr 0.01～0.50％，n≤0.0050％，其余为fe及不可避免的杂质。

3、进一步的是，上述化学成分按质量百分比为：c 0.10～0.16％，si 0.40～0.50％，mn1.50～1.80％，p≤0.015％，s≤0.005％，ti 0.40～0.60％，cr 0.01～0.40％，n≤0.0040％，其余为fe及不可避免的杂质。

4、进一步的是，上述抗冲击抗磨损的钛合金化钢，其屈服强度rel≥600mpa，抗拉强度rm≥800mpa，屈强比≤0.90，均匀延伸率agt≥8％，延伸率a≥18％，-20℃冲击功≥80j，180°冷弯d＝a不开裂。

5、进一步的是，上述抗冲击抗磨损的钛合金化钢，其显微组织为50～75％铁素体、20～40％马氏体或贝氏体，5％～10％残余奥氏体，平均晶粒尺寸≤10μm，tic析出相尺寸1～5μm，液析tin尺寸≤5μm。

6、制备抗冲击抗磨损的钛合金化钢时，按抗冲击抗磨损的钛合金化钢的化学成分配料，经转炉或电炉冶炼、精炼、铸造后获得钢坯。将钢坯加热后进行两阶段轧制，轧制后进行层流冷却，冷却后根据不同的卷取温度进行卷取，获得不同显微组织的成品钢；控制钢坯加热温度≥1220℃，终轧温度为830～890℃，轧后钢板厚度为2～16mm，层流冷却速率≥15℃/s。

7、进一步的是，控制加热温度为1240～1260℃，终轧温度为850～870℃，层流冷却速率≥20℃/s。

8、进一步的是，上述两阶段轧制为再结晶区轧制和非再结晶区轧制，控制再结晶区轧制累积压缩比≥4，非再结晶区轧制累积压缩比≥4。

9、进一步的是，控制卷取温度为400～550℃，优选480～520℃，得到显微组织为铁素体、贝氏体、残余奥氏体的成品钢；控制卷取温度为200～350℃，优选200～300℃，得到显微组织为铁素体、马氏体、残余奥氏体的成品钢。

10、本发明的有益效果是：(1)本发明提供的钢通过微米tic颗粒增强基体的耐磨性能，提供了采用常规连铸-热连轧工艺生产耐磨钢，无需进行热处理的新思路。(2)本发明提供的钢采用si、ti等廉价合金，生产成本较低。(3)本发明提供的钢屈强比低、延伸率高，相比于传统马氏体基耐磨钢，更易成形。(4)本发明提供的钢低温冲击功高，且显微组织中含有残余奥氏体相，在高冲击、高磨损的工况下，残余奥氏体易转化为马氏体，吸收了冲击能量，且能在基体组织中形成大量位错，从而提高材料的抗冲击性能，适用于搅拌水泥罐车筒体、球磨机衬板等应用场景。