一种强韧性耐磨中锰钢热轧板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于耐磨金属材料轧制技术领域，具体涉及一种强韧性耐磨中锰钢热轧板 及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 磨损是材料的主要失效形式之一，据不完全统计，我国仅在冶金、矿山、电力、煤炭 和农机部门，每年因工件磨损而造成的经济损失约400亿元，因此耐磨材料的发展直接影 响了磨损工件的使用寿命。耐磨钢是广泛用于各种磨损工况的一类耐磨材料，种类繁多，大 体可分为高锰钢与中、低合金耐磨钢。
[0003] 高锰钢具有优异的加工硬化性能，材料产生加工硬化时，其表面的强度和硬度急 剧提高，而内部仍为韧性优异的奥氏体组织，但是其发生加工硬化需要在较大的冲击载 荷的条件下才能发挥作用，但是，由于实际应用中发现，当工况冲击载荷较低时（〈3.0 J/ cm2)，高锰耐磨钢的强化系数较低，其表面硬化程度无法满足工况需求。
[0004] 中低合金耐磨钢的代表钢种有如HARD0X系列、系列、匪系列、B-HARD系列等。 此类钢种显微组织为马氏体或马氏体一贝氏体，硬度可达到300~600HB，但是，由于煤炭 开采的地质条件复杂、服役环境恶劣，目前常用的耐磨钢（耐磨级别一般为400或450)，其 耐磨性能愈来愈无法满足生产需求。而更高级别的耐磨钢（500以上)，虽然强度与耐磨性 有所提高，但韧性、疲劳性能更加不足，尤其是焊接性能非常差，应用难度较大。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种强韧性耐磨中锰钢热轧板及其制造方法。
[0006]针对Mnl3在中低冲击载荷下不易应变强化的特点，本发明通过降低Mn的含量，添 加适量的Cr、Mo、V元素，降低锰钢的奥氏体稳定性，通过化学成分设计Ms点升高至室温。中 锰钢轧制后在线进行固溶热处理，确保组织为奥氏体及弥散分布的碳化物，保障轧板在中、 低冲击载荷下使用即可产生形变诱发马氏体相变。
[0007] 本发明的目的通过如下技术方案解决： 一种强韧性耐磨中锰钢热轧板及其制造方法，其特征在于中锰钢热轧板的化学成分质 量百分含量为：C:0.8~1.2，Si 彡 0.8，Mn:7.0~8.5，P 彡 0.030，S 彡 0.005，Cr:1.2~1.8 ，Mo :0? 2~0. 5，V :0? 2~0. 5, Nb 彡 0? 1，Ti 彡 0? 05, A1 彡 0? 04, B 彡 0? 003,其余为 Fe 和不 可避免的残存杂质元素。具体的制造方法如下： (1)熔炼、炉外精炼及浇注成钢坯：按设定的原始成分熔炼钢水，钢水经炉外精炼处理 后进行连铸或模铸制成板坯，板坯厚度>成品钢板厚度的3倍； ⑵热轧钢坯：板坯于1250°C加热后进行多道次轧制，总压下率不低于65%，道次变形 率为10~20%，终轧温度不低于1050°C ; (3)固溶处理：固溶温度不低于1050°C，控制钢板表面出水后温度低于300°C。
[0008]本发明强韧性耐磨中锰钢热轧板化学成分的作用机理为： 碳：碳是钢中最主要的强化元素，通过提高碳含量增加材料强度及形变硬化后硬度，同 时由于碳在奥氏体中有较高的溶解度，可以使奥氏体保持较高的稳定性，降低钢的Ms点， 在保证钢板强度及提高奥氏体稳定性的条件下，碳含量范围定为0. 9-1. 4%。
[0009] 锰：锰是奥氏体稳定元素，能够扩大奥氏体相区，使奥氏体的相变温度降低，是廉 价的稳定奥氏体和强化合金元素，锰含量过低时不能满足生成奥氏体的需要，过高时不仅 对力学性能无明显益处、反而易产生粗大柱状晶和易形成裂纹。因此，所用的含锰量范围是 6-10%。
[0010] 硅：钢中添加硅能够提高钢水纯净度和脱氧，硅在钢中起固溶强化作用，其在奥氏 体总的溶解度较大，有利于提高钢的强度和硬度，硅降低碳在奥氏体中的溶解度，导致碳化 物量增多，使冲击韧性和抗磨性恶化，硅量范围是< 0. 4%。
[0011] 铬、钥和钒：铬与铁形成连续固溶体，缩小奥氏体相区城，与碳形成多种碳化物。加 入适量的钥、钒等元素，它们能形成细小碳化物颗粒起弥散强化作用，提高屈服强度，同时 也提高了冲击韧性和抗磨性。
[0012] 制造工艺过程对本发明产品的影响： 转炉吹炼和真空处理：目的是确保钢液的基本成分要求，去除钢中的氧氢等有害气体， 并加入锰铬钥钒等必要的合金元素，进行合金元素调整。
[0013] 熔炼、炉外精炼及浇注成钢坯：按设定的原始成分熔炼钢水，钢水经炉外精炼处理 后进行连铸或模铸制成板坯，板坯厚度>成品钢板厚度的3倍。
[0014] 热轧：板坯于1250°c加热后进行多道次轧制，总压下率不低于65%，道次变形率为 10~20%，终轧温度不低于1050°C。
[0015] 固溶处理：固溶温度不低于1050°C，控制钢板表面出水后温度低于300°C。
[0016] 本发明通过合理的成分设计、加热、控制轧制及固溶处理，实现强化固溶体、净化 晶界和细化晶粒的作用，并使夹杂物分散析出和强化，降低了钢中奥氏体的稳定性。采用上 述成分设计和工艺控制方法制造的热轧板具有较好的韧性，在中低冲击载荷下材料即可发 生应变诱发马氏体相变，相变后具有较高的硬度，能够满足中低冲击载荷条件下的各种复 杂工况。
[0017] 具体实施方法： 实例1: 1、按成分配比熔炼钢水，浇注轧制成钢述，热轧制备钢板，冶炼工艺：采用电弧炉熔炼 按照成分配比熔炼钢水，其成分为：C:1.0，Si:0. 3，Mn:8. 5，P彡0. 030，S彡0. 005， Cr :2. 0 ，Mo :0? 35，V :0? 2，Nb :0? 003，Ti :0? 01，A1 :0? 01，B :0? 003，其余为 Fe 和 不可避免的残存杂质元素。并进行炉外精炼。
[0018] 2、轧制工艺：板坯于1250°C加热后进行多道次轧制，总压下率不低于65%，道次变 形率为10~20%，终轧温度不低于1050°C。
[0019] 3、固溶热处理：固溶温度不低于1050°C，控制钢板表面出水后温度低于300°C。
[0020] 产品性能检测： 表1力学性能
【主权项】
1. 一种强韧性耐磨中锰钢热轧板，其特征在于，其化学成分质量百分比为：c: 0. 8-1. 2, Si ^ 0. 8, Mn：7. 0~9. 0, P ^ 0. 030 , S ^ 0. 005 , Cr：1. 5~2. 0 , Mo：0. 2~1. 0, V :0? 2~1. 0, Nb彡0? 1，Ti彡0? 05, Al彡0? 04, B彡0? 003,余量为Fe和不可避免杂质。
2. 根据权利要求书1所述化学成分的强韧性耐磨中锰钢热轧板的制造方法，其特征在 于包括以下步骤： (1) 根据权利1要求的化学成分熔炼钢水，钢水经炉外精炼处理后进行连铸或模铸制 成板坯，板坯厚度>成品钢板厚度的3倍； (2) 上述板坯于1250°C加热后进行多道次轧制，总压下率不低于65%，道次变形率为 10~20%，终轧温度不低于1050°C; (3) 轧后钢板进行固溶处理，固溶温度不低于1050°C，控制钢板表面出水后温度低于 300。。。
【专利摘要】本发明公开了一种强韧性耐磨中锰钢热轧板及其制造方法，其化学成分质量百分数分别为：C：0.8~1.2，Si≤0.8，Mn：7.0~9.0，P≤0.030, S≤0.005，Cr：1.5~2.0，Mo：0.2~1.0，V：0.2~1.0，Nb≤0.2，Ti≤0.05，Al≤0.04，B≤0.003，其余为Fe和不可避免的残存杂质元素。该热轧钢板的制备方法是按设定元素成分熔炼钢水，钢水经真空脱气处理后（炉外精炼）进行连铸成连铸坯或模铸并初轧成钢坯，钢坯于1250℃加热后进行多道次轧制，总压下率不低于65%，道次变形率为10~20%，终轧温度不低于1050℃，轧后钢板进行固溶处理，固溶温度不低于1050℃，控制钢板表面出水后温度低于300℃，得到的钢板拉伸强度700-900MPa，常温冲击韧性Akv≥90J，水韧处理后硬度≤250HBW，适用于中、低载荷条件下使用的刮板输送机中部槽、自卸卡车车厢板、球磨机衬板、料仓衬板等。
【IPC分类】C22C38-38, C21D8-02
【公开号】CN104694829
【申请号】CN201510019095
【发明人】王军祥, 岳宏霖, 高继萍
【申请人】天津威尔朗科技有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年1月15日