一种低碳低合金耐磨钢及其生产方法.pdf

1、10申请公布号CN102021492A43申请公布日20110420CN102021492ACN102021492A21申请号200910187454322申请日20090915C22C38/50200601C22C33/04200601C21D8/0020060171申请人鞍钢股份有限公司地址114021辽宁省鞍山市铁西区鞍钢厂内72发明人李文斌曹忠孝李阳马玉璞韩鹏王华李云苏红英杨静54发明名称一种低碳低合金耐磨钢及其生产方法57摘要本发明公开了一种低碳低合金耐磨钢及其生产方法，钢的化学成分的重量百分比为C013017、SI035050、MN105125、P0020、S0010、NI0250

2、35、CR040050、MO030040、NB003005、V004006、TI0010025、B0003、ALS0005004，其余为FE及不可避免的杂质。生产方法主要包括轧前的加热温度控制在11501200，保温90120分钟，板坯开轧温度控制在110050，终轧温度大于900，空冷到室温；淬火温度控制在93010，保温225MIN/MM，回火温度30010，保温4555MIN/MM。本发明屈服强度波动范围为12001250MPA，抗拉强度波动范围为13701440MPA，布氏硬度HB400；常温冲击功大于20J，具有良好的焊接性。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利

3、申请权利要求书1页说明书4页CN102021506A1/1页21一种低碳低合金耐磨钢，其特征在于钢的化学成分的重量百分比为C013017、SI035050、MN105125、P0020、S0010、NI025035、CR040050、MO030040、NB003005、V004006、TI0010025、B0003、ALS0005004，其余为FE以及不可避免的杂质。2一种用于权利要求1所述低碳低合金耐磨钢的生产方法，主要包括转炉冶炼、炉外精炼、真空处理、微TI处理、板坯连铸、加热、轧制、矫直、堆垛缓冷、淬火、回火，其特征在于采取转炉冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼，进行深脱碳，采用RH或VD真空

4、炉处理以及LF处理，进行微合金化，出钢前加入钒铁，其加入量为115公斤/吨钢，含钒50，然后采用电磁搅拌技术进行连铸；轧前加热温度控制在11501200，保温90120分钟，板坯开轧温度控制在110050，终轧温度大于900，空冷到室温；淬火温度控制在93010，保温时间225MIN/MM，回火温度30010，保温时间4555MIN/MM。权利要求书CN102021492ACN102021506A1/4页3一种低碳低合金耐磨钢及其生产方法技术领域0001本发明属于金属材料技术领域，特别涉及到一种低碳低合金耐磨用钢及其生产技术方法。背景技术0002在科学技术和现代工业高速发展的今天，机械设备的运

5、转速度越来越高，许多工件和设备由于磨损而迅速失效，造成的材料浪费和经济损失相当惊人，耐磨材料的发展已成为影响现代生产效率的重要因素。耐磨钢广泛地应用于冶金、矿山、建材、电力、铁路和军事等各个部门中，如挖掘机斗齿、球磨机衬板、破碎机颚板、破碎壁、轧臼壁、拖拉机履带板、风扇磨冲击板和铁路道岔等等。0003目前生产的耐磨钢综合性能较低，如较早的高锰耐磨钢，需要在强烈的冲击载荷或挤压载荷下受力表面被加工硬化，硬度提高才具有较好的耐磨性，其使用范围较窄；一些低合金耐磨钢因为碳当量较高而不利于焊接使用，或者贵金属合金含量较高而增加成本，而且还存在生产能耗过大等问题，如以下几个专利0004武汉钢铁集团公司申

6、请的名为“高抗拉强度的耐冲刷磨蚀钢及其生产方法”，专利号为CN101381847A，提供一种抗拉强度为800MPA左右的耐磨钢，含有CR1065，NB008028，使其成本较高；而且其1200左右的开轧温度，导致其奥氏体晶粒过分长大且能源消耗较多。0005南京钢铁股份有限公司申请的名为“一种无碳化物贝氏体耐磨钢板及其生产方法”，专利号为CN101338399，提供一种高强度高韧性的贝氏体耐磨钢，抗拉强度为1100MPA左右，硬度HB为330左右，但其含有CR060100使其成本较高，且不含NI，这种成分特点将降低钢的焊接性能和低温韧性。0006日本NKK公司发明的“ANABRASIONRESI

7、STANTSTEEL”欧洲专利，专利号为EP0527276，该钢同时申请了“ABRASIONRESISTANTSTEEL”美国专利，专利号为US5403410，该钢具有硬度值HB最大为503，抗拉强度约为1230MPA，因此具有优异的耐磨性能。但是该专利实施例中HB300级别耐磨钢的碳含量为019034，典型成分为030，将导致钢材的冲击韧性和焊接性降低；而且该钢含有较高的CR055102，典型成分为099，增加炼钢成本，而且该钢采取淬火工艺生产，未经回火工艺将限制其韧性和实际中的使用温度。0007美国ARMCO公司申请的名为“GALLINGANDWEARRESISTANTSTEELALLOY

8、”的美国专利，专利号为US4494988，该钢HRC达到45左右，具有较好的耐磨性。但该钢含有较高的合金含量CR46，NI46，必将提高炼钢成本；而且该钢含有007的P，将导致钢材的韧性下降，不利于加工和焊接。0008由以上对比专利可知，目前可用于机械设备等构件的耐磨钢存在如下不足00091、碳、铬含量较高，降低钢的韧性，且不利于焊接；00102、含有较高的CR、MO等合金元素，生产成本较高；说明书CN102021492ACN102021506A2/4页400113、生产工艺能耗大、成本高，生产节奏较低。发明内容0012基于上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种成分设计合理、工艺简单、具有

9、低碳低合金元素、高耐磨性和易焊接性的耐磨钢板及其生产方法，钢板的屈服强度可达1250MPA，抗拉强度可达1440MPA，布氏硬度HB400。0013本发明以较低的C含量和较低的合金含量、低温回火为基本特征，在本发明中，其化学成分的含量WTC013017、SI035050、MNL05125、P0020、S0010、NI025035、CR040050、MO030040、NB003005、V004006、TI0010025、B0003、ALS0005004，其余为FE以及不可避免的杂质。本发明所以选择以上合金元素种类及其含量是因为C是影响低合金耐磨钢组织性能的关键元素，其变化幅度很大，碳含量不同可获

10、得硬度和韧性的不同匹配关系，也是提高钢材硬度最便宜最直接的元素，但是高碳合金硬度高而韧性不足，也不利于结构件的焊接，低碳合金韧性较高而硬度偏低，本发明确定最适合的碳含量013017；SI硅是炼钢脱氧的必要元素，具有一定固溶强化的作用。也能抑制第一类回火脆性，改善马氏体的回火稳定性，提高回火温度，获得较好性能，本发明硅的含量范围为035050；MN锰是提高强度和韧性的主要元素，能显著提高钢淬透性的元素，成本十分低廉，是主要添加元素，但MN过高会使钢的延展性降低，本发明的含量限定在105125；AL铝是脱氧元素，可以作为ALN形成元素，有效地细化晶粒，为了达到很好的脱氧效果本发明的AL含量的范围为

11、AL0005004；NI对钢的强度贡献较小，但钢中添加适当的NI能显著改善钢的韧性，尤其是能显著提高钢的低温韧性，但含量超过一定值后效果就不再明显，故本发明中，NI的含量控制在025035；CR能扩大铁素体区，提高淬火硬化、耐蚀性的优点，但过高的CR对韧性造成损害，故本发明中加入CR含量为040050；MO有提高硬度和耐磨性的作用，同时具有不降低钢的低温冲击功的优点，但含量过高会导致钢的脆化，本发明中的MO含量为030040；NB、V、TI在钢中形成碳化物，能提高屈服强度、抗拉强度和硬度，但会使冲击功下降，所以一般不超过01，本发明中含量分别为NB003005、V004006、TI001002

12、5；B能提高钢材的淬透性，但会降低钢材的冲击功，本发明的B0003；钢中杂质元素P0020，S0010，以减少杂质元素的有害作用。0014以上是添加各种元素的含量范围以及作用，本发明生产布氏硬度大于HB400的耐磨用钢所用的生产工艺特征如下0015生产工艺流程铁水预处理转炉冶炼炉外精炼LF真空处理VD或RH微TI处理板坯连铸电磁搅拌原料验收加热轧制矫直堆垛缓冷淬火回火取样检验切割喷印标记检查入库。0016炼钢工艺特征采取转炉冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼，进行深脱碳，采用RH或VD真空炉处理以及LF处理，降低有害气体O、H、N等以及S的有害作用；进行微合金化，出钢前加入钒铁，其加入量为115公斤

13、/吨钢含钒50，然后采用电磁搅拌技术进行连铸。说明书CN102021492ACN102021506A3/4页50017轧制工艺特征轧前的加热温度控制在11501200以保证细小的奥氏体晶粒，保温90120分钟，轧后起到细化晶粒的作用。板坯开轧温度控制在110050，终轧温度大于900，空冷到室温。0018热处理制度淬火温度控制在93010，保温时间225MIN/MM，回火温度30010，保温时间4555MIN/MM，最后得到回火马氏体组织。0019按上述方案生产的耐磨钢具有以下有益效果00201、具有较高的强度和硬度，屈服强度波动范围为12001250MPA，抗拉强度波动范围为13701440

14、MPA，布氏硬度HB400；00212、具有良好的冲击韧性，常温冲击功大于20J，适用于大部分机械构件；00223、具有较低的碳含量C017，保证其良好的焊接性；具有较低的铬、钼含量CR050，MO040，有效的控制了成本。具体实施方式0023本发明的化学成分及生产工艺，其钢的化学成分如表1，本发明的实际工艺参数如表2，本发明的实物性能检验结果如表3。0024表1钢的化学成分，WT，0025实例CSIMNPSCRNIMOVNBTIALSB10136049112001000310500320310046003300130033201630381200013000404403003000440041002100283014204212300130003104203403200540041002300210001540145046117001200040450340380051004700150038000155015804410900110004604603503500490038002003800010026表2本发明实际工艺参数00270028表3本发明实物检验结果0029说明书CN102021492ACN102021506A4/4页6说明书CN102021492A