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1、(10)申请公布号 CN 104357758 A (43)申请公布日 2015.02.18 C N 1 0 4 3 5 7 7 5 8 A (21)申请号 201410742793.4 (22)申请日 2014.12.08 C22C 38/54(2006.01) C21D 8/02(2006.01) (71)申请人钢铁研究总院 地址 100081 北京市海淀区学院南路76号 申请人中联先进钢铁材料技术有限责任公 司 (72)发明人孙新军 梁小凯 李昭东 雍岐龙 (74)专利代理机构北京华谊知识产权代理有限 公司 11207 代理人刘月娥 (54) 发明名称 一种超硬粒子增强型马氏体耐磨钢板及其。
2、制 造方法 (57) 摘要 一种超硬粒子增强型马氏体耐磨钢板及 其制造方法，属于合金钢技术领域。该耐磨钢 板的化学组成按重量百分含量为：0.20-0.40； Mn：0.50-1.00；Si：0.30-0.60；Cr：0.50-0.80； Ni：0.40-0.60；Mo：0.30-0.40；Ti：0.40-0.80； Cu：0.30-0.50；B:0.0005-0.003；S0.005； P0.015；余量为Fe和不可避免的杂质元素。 该钢种的制造方法是：转炉或电炉冶炼、炉外 精炼、板坯连铸或模铸、加热、轧制、冷却、热处 理。根据上述成分及工艺，轧材可得到体积分 数约为0.5-1.5的TiC析出。
3、相，析出物平均粒 径约为1m；钢板硬度HB400-500，耐磨性达到 Hardox450的1.5倍以上，且加工性能及焊接性能 优良，满足相关设备制造要求。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104357758 A CN 104357758 A 1/1页 2 1.一种超硬粒子增强型马氏体耐磨钢板，其特征在于：采用转炉或电炉冶炼，化学 组成按重量百分含量为：0.20-0.40；Mn：0.50-1.00；Si：0.30-0.60；Cr：0.50-0.。
4、80；Ni： 0.40-0.60；Mo：0.30-0.40；Ti：0.40-0.80；Cu：0.30-0.50；B:0.0005-0.003；S0.005； P0.015；余量为Fe和不可避免的杂质元素。 2.一种权利要求1所述的超硬粒子增强型马氏体耐磨钢板的制造方法，工艺依次包 括：转炉或电炉冶炼、炉外精炼、板坯连铸、加热、控制轧制、控制冷却、热处理；其特征在 于：在工艺中控制的技术参数如下： (1)连铸坯或铸锭开坯后在加热炉中加热，加热温度为1050-1220，时间为1-5小 时； (2)采用中厚板轧机轧制或热连轧，中厚板轧机轧制工艺为：粗轧轧制3-8道次，精轧 轧制5-14道次，终轧温度。
5、为850-950，轧后空冷或加速冷却，终冷温度为300-700； 热连轧工艺为：粗轧轧制3-8道次，将铸坯轧制成20-60mm厚度的中间坯，然后经 6或7机架热连轧，终轧温度为850-950，轧后经层流冷却后卷取成钢卷，卷取温度为 300-700；将钢卷开平后剪切成钢板，并在矫直机上进行矫直； (3)钢板热处理，淬火加热温度为860940，加热时间为5-60分钟，钢板加热后水 淬到室温；回火温度为100-250，保温时间10-120分钟，保温后空冷。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，轧后钢板得到体积分数为0.5-1.5的 TiC析出相，析出相颗粒尺寸平均约为1m；钢板硬度HB400-。
6、500，机加工性能及焊接性能 满足设备制造要求，钢板的耐磨性达到Hardox450的1.5倍以上。 权 利 要 求 书CN 104357758 A 1/3页 3 一种超硬粒子增强型马氏体耐磨钢板及其制造方法 技术领域 0001 本发明属于合金钢技术领域，特别是提供了一种超硬粒子增强型马氏体耐磨钢板 及其制造方法，是一种具有优异耐磨性和加工性能的超硬粒子增强型马氏体耐磨钢。 背景技术 0002 耐磨钢广泛应用于工作条件特别恶劣，要求高强度、高耐磨性能的工程、采矿、建 筑、农业、水泥生产、港口、电力以及冶金等机械产品上，如刮板运输机、转载机、挖掘机、自 卸车及各种矿山机械等。传统低合金耐磨钢的组织。
7、通常选择单相马氏体，提高其耐磨性的 主要方法是提高钢中碳含量和淬火马氏体的硬度，据此开发出布氏硬度HB360600不同 级别耐磨钢。然而，随着硬度的增加，钢的加工性和焊接性将严重恶化，难以满足装备制造 相关要求。如何在不提高硬度的前提下大幅改善钢的耐磨性，成为当前冶金和耐磨行业亟 待解决的关键技术难题。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种超硬粒子增强型马氏体耐磨钢板及其制造方法，解决 了现有高硬度耐磨钢焊接性能及加工性能差、难以满足设备制造要求的难题，本发明提供 一种的钢板耐磨性可达相同硬度传统马氏体耐磨钢的1.5倍。超硬粒子选择硬度HV3000 的TiC析出相，析出相平均尺寸约为1。
8、m，体积分数为0.5-1.5。这些超硬TiC粒子提高 耐磨性原理是：阻止磨粒磨损犁沟的通过，或者破碎磨粒、钝化磨粒尖角，显著减轻基体的 磨损失重。 0004 本发明的耐磨钢板化学组成按重量百分含量(wt.)为C：0.20-0.40； Mn：0.50-1.00；Si：0.30-0.60；Cr：0.50-0.80；Ni：0.40-0.60；Mo：0.30-0.40；Ti： 0.40-0.80；Cu：0.30-0.50；B:0.0005-0.003；S0.005；P0.015；余量为Fe和不可避免 的杂质元素。 0005 本发明各元素的作用及配比依据如下： 0006 碳：提高钢的淬透性，具有强烈的固。
9、溶强化作用，显著提高马氏体钢的强度和硬 度；适当含量的碳与钛结合形成微米级TiC粒子，可显著改善耐磨性。本发明钢控制碳含量 为0.20-0.40，碳含量低于0.20wt.，难以形成足够体积分数的TiC粒子，且钢的淬透性 和硬度都较低，碳含量高于0.40wt.，则钢的韧塑性、加工性和焊接性恶化。 0007 硅：钢中脱氧元素之一，同时具有一定的固溶强化作用，但过量的硅对钢的韧性及 焊接性能不利。综合上述考虑，本发明钢硅含量范围为0.30-0.60wt.。 0008 锰：明显提高钢的淬透性，同时具有一定的固溶强化作用。但锰含量较高时，其在 铸坯中的偏析倾向增加，钢的回火脆性敏感性增大，另外对焊接性能。
10、不利。本发明钢锰含量 范围为0.50-1.00wt.。 0009 钛：作为强碳化物形成元素，与碳结合形成硬度HV大于3000的超硬粒子TiC，显 著改善钢的耐磨性。本发明控制钛含量0.40-0.80wt.，所形成的TiC粒子体积分数约为 说 明 书CN 104357758 A 2/3页 4 0.5-1.5，平均粒度约为1m。过多的TiC粒子恶化材料的塑性及韧性，过少的粒子不能 有效提高材料的耐磨性。 0010 采用强碳化物形成元素Ti，含量在0.40-0.80范围能有效提高材料的耐磨性， 同时材料加工性和焊接性优良，能够满足相关设备制造要求。 0011 钼：显著提高钢的淬透性，降低回火脆性，提。
11、高钢的耐延迟断裂性能。同时， 钼可溶入TiC形成(TiMo)C，提高TiC颗粒的体积分数。本发明控制钼含量范围为 0.30-0.40wt.。 0012 铬：提高钢的淬透性和耐腐蚀磨损性能，但过高的铬降低加工性和焊接性，本发明 控制铬含量范围为0.50-0.80wt.。 0013 镍：提高钢的淬透性，显著改善低温韧性，提高钢的耐蚀性能。本发明控制镍含量 范围为0.40-0.60wt.。 0014 铜：提高钢的淬透性和耐腐蚀性能，在腐蚀磨损环境下可明显提高耐磨性。本发明 钢控制铜含量范围为0.30-0.50wt.。 0015 硼：强烈偏聚于奥氏体晶界及其它晶体缺陷处，加入微量硼即可显著提高淬透性，。
12、 但硼含量超过0.003wt.后上述作用饱和，而且还可能形成各种对热加工性能和韧性不利 的含硼析出相，因此硼含量应控制在0.0005-0.003wt.范围内。 0016 磷、硫作为杂质元素严重损害钢的韧塑性，含量分别控制在S0.005wt.， P0.015wt.。 0017 本发明耐磨钢板的制造方法，工艺依次包括：转炉或电炉冶炼、炉外精炼、板坯连 铸(模铸)、加热、控制轧制、控制冷却、热处理；在工艺中控制的技术参数如下： 0018 连铸坯或铸锭开坯后在加热炉中加热，加热温度为1050-1220，时间为1-5小 时。加热温度高于1220，铸造过程中形成的TiC粒子会部分溶解于奥氏体中，降低耐磨 。
13、性；加热温度低于1050，钢板变形抗力过大，轧制困难。 0019 采用中厚板轧机轧制或热连轧。中厚板轧机轧制工艺为：粗轧轧制3-8道次，精轧 轧制5-14道次，终轧温度为850-950，轧后空冷或加速冷却，终冷温度为300-700。空 冷过程中或加速冷却后对钢板进行矫直。热连轧工艺为：粗轧轧制3-8道次，将铸坯轧制成 20-60mm厚度的中间坯，然后经6或7机架热连轧，终轧温度为850-950，轧后经层流冷却 后卷取成钢卷，卷取温度为300-700。将钢卷开平后剪切成钢板，并在矫直机上进行矫直。 0020 钢板热处理，包括淬火和回火。 0021 淬火加热温度为860940，加热时间为5-60分。
14、钟，钢板加热后水淬。过高的加 热温度使奥氏体晶粒粗化，降低钢的韧塑性；过低的加热温度则明显降低钢的淬透性和厚 规格钢板的心部硬度，不利于耐磨性。 0022 回火温度为100-250，保温时间10-120分钟，保温后空冷。 0023 通过上述工艺，该耐磨钢的基体组织为板条马氏体，同时基体中包含体积分数约 为0.5-1.5的TiC析出相，析出物颗粒尺寸平均约为1um(如图1和图2所示)。材料的 屈服强度大于1000MPa，抗拉强度大于1300MPa，延伸率大于8，室温冲击功大于20J，硬度 HB400-500，机加工性能及焊接性能优良，能够满足设备制造要求。材料的耐磨粒磨损性能 可达Hardox4。
15、50的1.5倍以上。 0024 本发明突破传统马氏体耐磨钢单纯通过提高硬度来改善耐磨性的技术思路，在硬 说 明 书CN 104357758 A 3/3页 5 度基本不变条件下，通过引入一定体积分数微米级超硬TiC粒子提高耐磨性，有效解决了 传统马氏体耐磨钢耐磨性与加工性和焊接性的突出矛盾，具有广阔的应用前景。 附图说明 0025 图1为本发明超硬粒子增强型马氏体耐磨钢的光学微观组织，图中白色粒子为 TiC。 0026 图2为本发明超硬粒子增强型马氏体耐磨钢的TiC粒子粒度分布。 具体实施方式 ： 0027 实施例1：本发明的化学组成按重量百分含量为C：0.33；Si：0.43；Mn：0.54；。
16、Cr： 0.82；Ni：0.55；Mo：0.31；Ti：0.61；Cu：0.32；B：0.0016；S：0.005；P：0.005；余量为Fe及 不可避免的杂质。制造工艺：转炉冶炼，LF精炼，RH精炼，板坯连铸，采用中厚板轧机轧制， 加热炉加热温度1200，精轧终轧温度860，轧制厚度30mm，轧后空冷。热处理工艺：奥 氏体化温度880，保温时间0.5小时，水淬至室温，然后200回火1小时空冷至室温。 0028 实施例2：本发明的化学组成按重量百分含量为C：0.31；Si：0.48；Mn：0.92；Cr： 0.91；Ni：0.51；Mo：0.32，Ti，0.58，Cu：0.35；B：0.002。
17、0；S：0.005；P：0.015；余量为Fe及 不可避免的杂质。制造工艺：转炉冶炼，LF精炼，板坯连铸，采用中厚板轧机轧制，加热炉加 热温度1180，精轧终轧温度900，轧制厚度60mm，轧后空冷。热处理工艺：奥氏体化温 度900，保温时间0.5小时，水淬至室温，然后200回火1小时空冷至室温。 0029 实施例3：本发明的化学组成按重量百分含量为C：0.38；Si：0.45；Mn：0.85；Cr： 0.82；Ni：0.58；Mo：0.38；Ti：0.58；Cu：0.45；B：0.0018；S：0.005；P：0.015；余量为Fe及 不可避免的杂质。制造工艺：转炉冶炼，LF精炼，板坯连铸，采用中厚板轧机轧制，加热炉加 热温度1200，精轧终轧温度880，轧制厚度40mm，轧后空冷。热处理工艺：奥氏体化温 度900，保温时间0.5小时，水淬至室温，然后200回火1小时空冷至室温。 0030 本发明实施例与Hardox450力学性能和耐磨性检测结果如表1所示。 0031 表1 本发明实施例与Hardox450力学性能和耐磨性检测结果 0032 说 明 书CN 104357758 A 1/1页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104357758 A 。