專利名稱：一種耐磨鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種耐磨用鋼及其生產(chǎn)技術(shù)方法。
背景技術(shù)：
隨著機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和強(qiáng)度越來越高，許多工件和設(shè)備由于磨損而迅速失效，造成的材料浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)驚人，耐磨材料的發(fā)展已成為影響現(xiàn)代生產(chǎn)效率的重要因素。耐磨鋼廣泛地應(yīng)用于冶金、礦山、建材、電力、鐵路和軍事等各個(gè)部門中，如挖掘機(jī)斗齒、球磨機(jī)襯板、破碎機(jī)顎板、破碎壁、軋臼壁、拖拉機(jī)履帶板、風(fēng)扇磨沖擊板和鐵路道岔等等。目前生產(chǎn)的耐磨鋼綜合性能較低，如較早的高錳耐磨鋼，需要在強(qiáng)烈的沖擊載荷或擠壓載荷下受力表面被加工硬化，硬度提高才具有較好的耐磨性，其使用范圍較窄；一些低合金耐磨鋼因?yàn)樘籍?dāng)量較高而不利于焊接使用，且大都需要進(jìn)行離線熱處理，存在生產(chǎn)能耗大、生產(chǎn)效率低等問題，如以下幾個(gè)專利北京科技大學(xué)申請的名為“一種低合金超高硬度耐磨鋼板生產(chǎn)工藝方法”，專利申請?zhí)枮?00910090637. 3，提供一種高硬度的耐磨鋼，其含有CO. 20 O. 25%，CrO. 70 1.40%,淬火溫度為950 900°C，然后進(jìn)行100 400°C回火，回火時(shí)間20 180min，使其
生產(chǎn)成本較高。武漢鋼鐵集團(tuán)公司申請的一名為“一種超高強(qiáng)度耐磨鋼及其生產(chǎn)方法”，公開號為CN 101250673A的專利，提供一種抗拉強(qiáng)度為1300Mpa左右的耐磨鋼，具有較好的耐磨性，但其需要進(jìn)行950°C淬火+500°C回火的調(diào)質(zhì)工藝，生產(chǎn)能耗大、生產(chǎn)效率低。NKK公司 發(fā)明的“An abrasion resistant steel”歐洲專利，專利號為EP0527276，該鋼同時(shí)申請了 “Abrasion-resistant steel” 美國專利，專利號為 US 5403410，該鋼具有硬度值HB最大為503，抗拉強(qiáng)度約為1230MPa，因此具有優(yōu)異的耐磨性能。但是該專利實(shí)施例中HB > 300級別耐磨鋼的碳含量為O. 19 O. 34%，典型成分為O. 30%，將導(dǎo)致鋼材的沖擊韌性和焊接性降低。Armco 公司申請的名為 “Galling and wear resistant steel alloy” 的美國專利，專利號為US 4494988，該鋼HRC達(dá)到45左右，具有較好的耐磨性。但該鋼含有較高的合金含量Cr4 6%，Ν 4 6%，必將提高煉鋼成本；而且該鋼含有O. 07%的P，將導(dǎo)致鋼材的韌性下降，不利于加工和焊接。由以上對比專利可知，目前可用于機(jī)械設(shè)備等構(gòu)件的耐磨鋼存在如下不足1、含有較高的Cr、N1、Mo等合金元素，生產(chǎn)成本較高；2、鋼材的焊接性能較差；3、生產(chǎn)工藝能耗大、生產(chǎn)節(jié)奏較低。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種合金含量較低，并具有較低生產(chǎn)成本的耐磨鋼板及其生產(chǎn)方法，其布氏硬度在370 430HB之間。本發(fā)明以不需熱處理和較低的合金含量為基本特征，在本發(fā)明中，其化學(xué)成分按重量百分含量為 CO. 16% O. 20%,SiO. 50% O. 70%,Mnl. 50% 1. 70%,P ( O. 020%,S^O. 010%, CrO. 60% O. 80%、V0. 06% O. 10%、NO. 01 % O. 03%、AlsO. 005%
0.04%，其余為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明所以選擇以上合金元素種類及其含量是因?yàn)镃 :是影響低合金耐磨鋼組織性能的關(guān)鍵元素，其變化幅度很大，碳含量不同可獲得硬度和韌性的不同匹配關(guān)系，也是提高鋼材硬度最便宜最直接的元素，但是高碳合金硬度高而韌性不足，也不利于結(jié)構(gòu)件的焊接，低碳合金韌性較高而硬度偏低，本發(fā)明確定最適合的碳含量O. 16% O. 20% ;S1:硅是煉鋼脫氧的必要元素，具有一定固溶強(qiáng)化的作用。并能改善馬氏體的回火穩(wěn)定性，獲得較好性能，本發(fā)明硅的含量范圍為O. 50% O. 70% ；Mn:錳是提高強(qiáng)度和韌性的主要元素，能顯著提高鋼淬透性的元素，成本十分低廉，是主要添加元素，但Mn過高會使鋼的延展性降低，本發(fā)明的含量限定在1. 50%
1.70% ；Al :鋁是脫氧元素，也可以作為AlN形成元素，有效地細(xì)化晶粒，為了達(dá)到很好的脫氧效果本發(fā)明的Al含量的范圍為A10. 005% O. 04% ;Cr能擴(kuò)大鐵素體區(qū)，提高淬火硬化、耐蝕性的優(yōu)點(diǎn)，但過高的Cr對韌性造成損害，故本發(fā)明中加入Cr含量為O. 60% 0.80% ;V和C、N有極強(qiáng)的親和力，形成穩(wěn)定的V (C、N)化合物，提高鋼的硬度。彌散的化合物可以細(xì)化晶粒，提高晶粒的粗化溫度；v在鋼中以置換溶質(zhì)原子存在時(shí)，V原子比鐵原子尺寸大，易在位錯(cuò)線上偏聚，對位錯(cuò)攀移產(chǎn)生強(qiáng)烈的拖曳作用，使再結(jié)晶形核受到抑制，因而對再結(jié)晶具有強(qiáng)烈的阻止作用在鋼中可以形成VC或VN等間隙中間相，在再結(jié)晶過程中，因VC、VN對位錯(cuò)的釘扎及對亞晶界的遷移進(jìn)行阻止等作用，從而大大增加了再結(jié)晶的時(shí)間，在高于臨界溫度時(shí)，V元素對再結(jié)晶的作用表現(xiàn)為溶質(zhì)拖曳機(jī)制，而在低于臨界溫度時(shí)，則表現(xiàn)為析出釘扎機(jī)制，V在鋼中的特點(diǎn)就是提高奧氏體的再結(jié)晶溫度，從而達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的，V(C、N)在HAZ的析出促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體的形成，使鐵素體和珠光體均勻分布在晶內(nèi)和晶界，因而提高熱影響區(qū)的韌性，有利于焊接性能的提高，本發(fā)明中釩含量為O. 06% O. 10% ;氮作為間隙原子極容易與V、Al結(jié)合形成特殊的氮化物，在V鋼中加N，可以提高V的碳氮化物在奧氏體中的析出溫度，本發(fā)明中N含量為O. 01% O. 03% ；鋼中雜質(zhì)元素P≤O. 020%，S≤O. 010%，以減少雜質(zhì)元素的有害作用。以上是添加各種元素的含量范圍以及作用，本發(fā)明生產(chǎn)布氏硬度為370 430HB的耐磨用鋼所用的生產(chǎn)工藝特征如下經(jīng)冶煉、澆鑄成所需大小的鋼錠，在中厚板軋機(jī)上進(jìn)行軋制，軋前加熱溫度控制在1050 1100°C以保證細(xì)小的奧氏體晶粒，保溫100 110分鐘，使奧氏體均勻化的同時(shí)起到軋后細(xì)化晶粒的作用；板坯開軋溫度控制在1000 1050°C之間，經(jīng)反復(fù)軋制到目標(biāo)厚度；開冷溫度在870 900°C之間，冷卻速度在30 50°C /s之間，返紅溫度在180 250°C之間。按上述方案生產(chǎn)的耐磨鋼具有以下有益效果不需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理工藝，生產(chǎn)效率高、成本低；較少的合金含量，不含貴金屬N1、Mo ;具有較低的碳當(dāng)量和較高的強(qiáng)度、硬度，布氏硬度在370 430HB之間。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)一步說明本發(fā)明采取200Kg真空感應(yīng)電爐進(jìn)行冶煉，澆鑄成65Kg的鋼錠，在500mm中厚板試驗(yàn)軋機(jī)上進(jìn)行軋制，軋前加熱溫度控制在1100°c，以保證細(xì)小的奧氏體晶粒，保溫100分鐘，然后出爐進(jìn)行軋制。本發(fā)明的化學(xué)成分及生產(chǎn)工藝其鋼錠熔煉成如表I所示成分，采取如表2所示工藝參數(shù)，實(shí)物性能將達(dá)到如表3所示結(jié)果。表I本發(fā)明各實(shí)施例熔煉成分，Wt %
權(quán)利要求
1.一種耐磨鋼，其特征在于其化學(xué)成分按重量百分含量為CO. 16% O. 20 %、SiO. 50% O. 70%,Mnl. 50% 1. 70%,P ( O. 020%, S 彡 O. 010%, CrO. 60% O. 80%,V0. 06% O. 10%,NO. 01% O. 03%,AlsO. 005% O. 04%，其余為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨鋼的生產(chǎn)方法，包括冶煉、澆鑄成所需大小的鋼錠和軋制，其特征在于軋前加熱溫度在1050 1100°C，保溫100 110分鐘；板坯開軋溫度在1000 1050°C，經(jīng)反復(fù)軋制到目標(biāo)厚度；開冷溫度在870 900°C之間，冷卻速度在30 500C /s之間，返紅溫度在180 250°C之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐磨鋼，其化學(xué)成分按重量百分含量為C 0.16％～0.20％、Si 0.50％～0.70％、Mn 1.50％～1.70％、P≤0.020％，S≤0.010％，Cr 0.60％～0.80％、V 0.06％～0.10％、N 0.01％～0.03％、Als 0.005％～0.04％，其余為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)方法包括冶煉、澆鑄成所需大小的鋼錠和軋制，軋前加熱溫度在1050～1100℃，保溫100～110分鐘；板坯開軋溫度在1000～1050℃，經(jīng)反復(fù)軋制到目標(biāo)厚度；開冷溫度在870～900℃之間，冷卻速度在30～50℃/s之間，返紅溫度在180～250℃之間。耐磨鋼布氏硬度在370～430HB之間。
文檔編號C22C38/38GK103031494SQ20111030317
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者李文斌, 趙坦, 李廣龍, 原思宇, 高冰 申請人:鞍鋼股份有限公司