一種具有nm550硬度的低成本耐磨鋼板及製造方法
2023-06-06 07:06:21
專利名稱：一種具有nm550硬度的低成本耐磨鋼板及製造方法
技術領域：
本發明涉及金屬材料，特別提供了可用於製作各種超耐磨零部件和有超高強度要求的結構件金屬材料。
背景技術：
隨著我國經濟的迅速發展，對耐磨鋼提出了更高的要求——成本低、耐磨性好、性能穩定。據中國電力、建材、冶金、採煤和農機等5個部門的不完全統計，毎年備件由於摩擦消耗的鋼材在150萬噸以上，以煤礦所用刮板輸送機為例，由於中部槽磨損所造成的損失每年為I 2億元人民幣。如果再考慮到其他機械設備磨損造成的經濟損失和鋼材的消耗那將是很驚人的。此外，由於我國耐磨鋼行業發展較慢，耐磨鋼產品質量、性能不夠穩定，目前在高科技及國防エ業當中對高質量、高性能耐磨鋼的需求幾乎完全依賴進ロ。因此，提高耐磨鋼的質量和性能，開發新型高性能超耐磨鋼，以降低由於磨損造成的損失和彌補國內 高質量、高性能耐磨鋼的不足，這對於國民經濟建設和國防建設的發展都具有重要意義。在合金成本上，瑞典SSAB鋼板有限公司設計生產的超耐磨鋼HARDOX 600具有高的碳含量和合金含量，因此製造成本高。瑞典SSAB鋼板有限公司生產的8 30mm厚度的HARDOX 600硬度範圍在HB570-HB640，其成分設計採用較多的貴合金，其中Ni 2.5%，MoO. 8%, B0. 004% ;而厚度40mm以上的超耐磨鋼板HARDOX 500，硬度範圍在HB450-HB540，其中的貴合金Ni為I. 5%，Mo為O. 60%, B為O. 004%。在生產エ藝上，硬度在HB500以上的耐磨鋼板採用多次淬火+回火的製造エ藝，在熱處理生產成本很高，且生產周期長。在專利CN101698900中，給出了 500HB超高硬度耐磨鋼及生產エ藝，但仍然需要在90(T95(TC進行加熱淬火，然後進行10(T40(TC的回火。上這些合金化及製造方法都會導致其成本高。在專利CN102230135A申請中，採用鑄造和熱處理方法エ藝製造馬氏體耐磨鋼，其合金成本低，但熱處理仍然採用傳統的淬火和低溫回火的生產方式，受製造方法的限制，該專利申請所述製造方法無法製備單塊大面積板材，以及薄壁的大面積耐磨鋼，適合鋳造類耐磨材料。在不降低耐磨鋼性能的條件下，採用新的成分設計和製造方法，可以大幅度降低生產製造成分。如用廉價合金元素Mn、Si，並添加晶粒細化和沉澱強化的微合金元素Nb、V，降低貴合金元素Ni、Mo、B的含量，因此使成本大幅降低。
發明內容
針對我國耐磨鋼行業發展較慢，耐磨鋼產品質量、性能不夠穩定，目前在高科技及國防エ業當中對高質量、高性能耐磨鋼的需求幾乎完全依賴進ロ的現狀，本發明的目的在於提供一種成本低、性能好的超耐磨鋼及其製備方法。傳統エ藝生產硬度超過匪500的耐磨鋼採用生產エ藝包括首先採用高碳、高合金的合金合金化方法，其次採用複雜的熱處理工藝，如兩次或多次淬火方式，然後再低溫回火。這種エ藝因為高合金和多次加熱的熱處理方式,生產合金成本和能源成本都很高。本發明的特徵之ー是，耐磨鋼的成分設計採用更為廉價的Mn、Si等元素來提高耐磨性，並添加少量晶粒細化和沉澱強化元素Nb、V，大幅降低了貴重金屬元素Ni、Mo、Nb、V、B的含量，在化學成分上，鋼中的貴合金元素Ni、Mo、Nb、V的總量控制在< I. 4%，相對與現有該級別耐磨鋼，其合金成本低。與國外公司的同類耐磨鋼相變，噸鋼成本下降了近40%。本發明的特徵之ニ是，本發明與國內外同級別耐磨鋼相比，在生產エ藝上採用中厚板軋機軋後直接回火和離線等溫處理，或優先的方案是軋後在線淬火+離線回火處理，不需要傳統生產エ藝中後續多次淬火，較傳統耐磨鋼的生產流程更短，生產周期短，大大降低了生產成本。
本發明的技術方案是ー種具有匪550硬度的低成本耐磨鋼板，按化學成分質量百分比C O. 25 O. 30%, Μη2· 0 2· 5%, Si I. 6 2· 0%, Cr I. (Tl. 5%, Mo O. 20 0· 30%, Ni
0.5 I. 0%, NbO. 0Γ O. 06%, VO. θΓ 0. 04%, BO. 00Γ0. 0015%, S 彡 0· 005%, P 彡 O. 015%,
彡0. 010%，餘量為鐵和不可避免的雜質。本發明的目的是提供上述具有匪550硬度的低成本耐磨鋼板的製備方法，具體包括以下步驟首先，按化學成分質量百分比C 0. 25^0. 30%, Μη2. (Γ2. 5%，Si
1.6 2. 0%, Cr I. (Tl. 5%, Mo 0. 2(Γθ· 30%, Ni 0. 5 I. 0%, NbO. 0Γ 0. 06%, V0. θΓ O. 04%,BO. 00Γ0. 0015%, S ^ O. 005%, P ^ O. 015%,
く O. 010%，餘量為鐵和不可避免的雜質稱取跟組分，經過冶煉後連鑄成坯，連鑄坯經過1200-1250°C加熱，採用中厚板軋機兩階段控制軋制，在780-850°C終軋，軋後採用控制冷卻，冷卻速度為彡5V /s，冷至25(T280°C進行堆冷或保溫坑內進行保溫120min以上，最後空冷至室溫，得到厚度為6_60mm的具有匪550硬度的低成本耐磨鋼板。進ー步，該製造方法的還可替換為首先，按化學成分質量百分比C 0. 25、. 30%,Μη2· 0 2· 5%, Si I. 6 2· 0%, Cr I. (Tl. 5%, Mo O. 20 0· 30%, Ni O. 5 I. 0%, NbO. θΓ O. 06%,VO. θΓ O. 04%, BO. ΟΟΓΟ. 0015%, S 彡 O. 005%, P 彡 O. 015%,
く 0. 010%，餘量為鐵和不可避免的雜質稱取跟組分，經過冶煉後連鑄成坯，連鑄坯經過1200-1250°C加熱，採用中厚板軋機兩階段控制軋制，在780-850°C終軋，軋後採用控制冷卻，冷卻速度為> 50C /s，冷至25(T300°C後再空冷至室溫，在回火爐進行200-400°C之間回火30min 120min，得到厚度為6-60mm的具有NM550硬度的低成本耐磨鋼板。相比較而言，本發明的主要優點包括如下幾方面
I)在鋼種設計中採用較少的貴合金含量，總的貴合金含量小於I. 4%，合金成本低，合金成本較國外同類產品降低40%。2)製造方法簡單。採用中厚板軋機軋後快速冷卻至低溫的方式和後續等溫處理，或優先的回火處理方式，省去了多次淬火エ序，製造方法更簡單，生產能耗更低。3)製造方法周期短。採用中厚板軋機軋後等溫處理或軋後快速冷卻以及離線回火方式，將常規的多次淬火、回火的生產エ藝流程和生產周期大為縮短。4)具有匪550硬度的低成本耐磨鋼採用回火馬氏體+殘餘奧氏體組織設計,鋼的各項力學性能穩定，硬度高、耐磨性好，產品的使用壽命長。
圖I為低成本超耐磨鋼匪550製造方法示意圖；圖2為低成本超耐磨鋼NM550顯微組織的掃描電鏡照片；
圖3為低成本超耐磨鋼匪550顯微組織的透射電鏡照片。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明的技術方案做進ー步說明。本發明採用了 15個實施例，包括3種成分設計實例如表I所示，包含了 A、B、C三種化學成分；所採用製造方法15個實例中，包含了不同的軋制及熱處理工藝，如表2所示。最終，包含3種成分(A-C)和15個製造方法(1-15)的獲得的15個實施例的鋼板的力學性能見表3所示。
表I:本發明的化學成分
權利要求
1.ー種具有NM550硬度的低成本耐磨鋼板，其特徵在於，化學成分按質量百分比為 C O. 25 O. 30%, Μη2· 0 2· 5%, Si I. 6 2· 0%, Cr I. (Tl. 5%, Mo O. 20 0· 30%, Ni O. 5 1.0%，NbO. 0Γ O. 06%, VO. θΓ 0. 04%, BO. 00Γθ. 0015%, S く O. 005%, P く O. 015%,
彡O. 010%，餘量為鐵和不可避免的雜質。
2.一種如權利I所述的具有匪550硬度的低成本耐磨鋼板的製造方法，其特徵在於首先，按化學成分質量百分比C 0. 25 0. 30%, Μη2· 0 2· 5%, Si I. 6 2· 0%, Cr I. (Tl. 5%, MoO.2(Γθ· 30%, Ni O. 5 I. 0%, NbO. θΓ O. 06%, VO. θΓ 0. 04%, BO. 00Γ0. 0015%, S 彡 0· 005%,P彡0. 015%,
彡0. 010%，餘量為鐵和不可避免的雜質稱取跟組分，經過冶煉後連鑄成坯，連鑄坯經過1200-1250で加熱，採用中厚板軋機兩階段控制軋制，在780-850 °C終軋，軋後採用控制冷卻，冷卻速度為> 5°C /s，冷至25(T280°C進行堆冷或保溫坑內進行保溫， 120min以上，最後空冷至室溫，得到厚度為6_60mm的具有匪550硬度的低成本耐磨鋼。
3.—種如權利I所述的具有匪550硬度的低成本耐磨鋼板的製造方法，其特徵在於首先，按化學成分質量百分比C 0. 25 0. 30%, Μη2· 0 2· 5%, Si I. 6 2· 0%, Cr I. (Tl. 5%, MoO.2(Γθ· 30%, Ni O. 5 I. 0%, NbO. θΓ O. 06%, VO. θΓ 0. 04%, BO. 00Γ0. 0015%, S 彡 0· 005%,P彡0. 015%,
彡0. 010%,餘量為鐵和不可避免的雜質稱取跟組分，經過冶煉後連鑄成坯，連鑄坯經過1200-1250°C加熱，採用中厚板軋機兩階段控制軋制，在780-850°C終軋，軋後採用控制冷卻，冷卻速度為彡50C /s，冷至25(T300°C後再空冷至室溫，在回火爐進行200-400°C之間回火30min 120min，得到厚度為6_60mm的具有NM550硬度的低成本耐磨鋼板。
全文摘要
本發明公開了一種具有HB550硬度的低成本耐磨鋼板及製造方法。其化學成分中Ni、Mo、Nb、V等貴合金元素總量≤1.40%，經過冶煉後連鑄成坯，連鑄坯經過加熱，用中厚板軋機進行兩階段控制軋制，在780-850℃終軋後採用控制冷卻，以≥5℃/s冷卻速度冷至250~300℃，堆冷或保溫坑內保溫120min以上，最後空冷至室溫；優先方案是控制冷卻後空冷至室溫，然後在200~400℃之間回火30min~120min。本發明所涉及的耐磨鋼硬度達到HB545~570，-20℃衝擊功在23J以上，力學性能穩定，生產工藝更為簡單、而且成本低。
文檔編號C22C38/58GK102691017SQ201210083269
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月27日 優先權日2012年3月27日
發明者何春雨, 餘偉, 劉濤, 唐荻, 武會賓, 蔡慶伍, 陳雨來 申請人:北京科技大學