一种衬板用钢、衬板及其制备方法技术领域
本发明涉及衬板材料技术领域，尤其是涉及一种衬板用钢、衬板及其制备方法。
背景技术
在冶金、矿山、电力、建材等工业行业中，物料的破碎、研磨、输送等，都要使用
大量的衬板，衬板承受着不同程度的磨损和冲击，导致衬板的使用寿命较短，更换频繁，
耗费量极大，是主要的易损件。目前各行业所用的衬板材质主要有高锰钢、多元低合金
钢、铬系白口铸铁等等。
根据上述，衬板在使用过程中主要承受磨损和冲击，为了满足衬板的使用要求，衬
板需要具有一定的硬度，以使得衬板具有较强的耐磨性，抵抗使用过程中的磨损；衬板
还需要具有一定的韧性，以使得衬板具有较强的抗冲击性，抵抗使用过程中的冲击。根
据材料学原理，衬板的硬度和韧性是相互矛盾的两个性能，硬度高，则韧性不太可能较
高；韧性高，则硬度不太可能较高。为了提高衬板的使用寿命，行业技术人员进行了大
量的研究。但是，目前对衬板的研究，大多数的目的是提高衬板材质的硬度，以提高衬
板的耐磨性，而对衬板韧性的研究却很少，对衬板硬度和韧性的平衡兼顾的研究更少。
因此，如何提供一种硬度和韧性可以平衡兼顾的衬板用材料，以提高衬板的使用寿
命是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种衬板用钢，该衬板用钢具有平衡兼顾的硬度和韧性，能够
提高衬板的使用寿命。本发明另一目的是提供一种材质为上述衬板用钢的衬板。本发明
的另一个目的是提供一种上述衬板的制备方法。
为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种衬板用钢，包括以下重量百分比的组分：0.2％～0.45％的C；0.2％～0.5％的Si；
1.0％～1.5％的Mn；0.2％～0.6％的Cr；0.1％～0.3％的Mo；0.001％～0.003％的Nb；0.1％～
0.3％的V；0.01％～0.05％的Ti，其余为Fe以及不可避免的杂质。
优选的，所述Mn的重量百分比为1.1％～1.4％。
优选的，所述Cr的重量百分比为0.2％～0.5％。
优选的，所述Mo的重量百分比为0.15％～0.25％。
优选的，所述Nb的重量百分比为0.0015％～0.0025％。
优选的，所述V的重量百分比为0.15％～0.25％。
优选的，所述Ti的重量百分比为0.015％～0.045％。
与现有技术相比，本发明提供了一种衬板用钢，本发明通过对制备衬板所需的衬板
用钢中元素种类和含量的控制和优化，使得本发明提供的衬板用钢在具有一定的硬度的
前提下还具有较高的韧性，基本上实现了在衬板用材质中硬度和韧性的平衡兼顾，该衬
板用钢成型后再经热处理后硬度可达到55～60HRC，冲击韧性ak≥20J/cm2，内部组织
为细马氏体与板条马氏体，Ac1线为730℃～750℃，Ac3线为760℃～780℃，提高了衬
板在使用过程中的耐磨性和抗冲击性，且由该衬板用钢制备的衬板的性能稳定，在使用
过程中没有组织转变，没有变形，从而提高了衬板的使用寿命。
本发明还提供一种衬板，所述衬板为上述任意一项所述衬板用钢。
本发明还提供一种上述衬板的制备方法，包括以下步骤：
1)炼钢：经炼钢得到化学成分与目标衬板相符合的钢坯，所述钢坯包括以下重量
百分比的组分：0.2％～0.45％的C；0.2％～0.5％的Si；1.0％～1.5％的Mn；0.2％～0.6％的
Cr；0.1％～0.3％的Mo；0.001％～0.003％的Nb；0.1％～0.3％的V；0.01％～0.05％的Ti，
其余为Fe以及不可避免的杂质；
2)轧钢：将步骤1)得到的钢坯经轧钢得到厚度与目标衬板厚度相匹配以及相对应
的钢板；
3)退火：将步骤2)得到的钢板进行完全退火，加热温度780℃～800℃，保温3h～
5h，炉内冷却至室温；
4)制坯：将步骤3)得到的钢板切割成目标衬板变形需要尺寸的锻坯；
5)锻造：将步骤4)得到的锻坯加热至950℃～1000℃，然后用锻造模具将加热后
的锻坯锻造成目标衬板所具有的形状，得到衬板半成品；
6)精整：将步骤5)锻造后得到的衬板半成品进行精整处理，所述精整处理包括去
除飞边以及修磨外形；
7)淬火：将步骤6)精整后的衬板半成品加热至850℃～880℃进行淬火处理，淬火
时间与衬板厚度匹配；
8)回火：将步骤7)淬火处理后得到的衬板半成品进行回火处理，加热温度200℃～
220℃，保温时间与衬板厚度匹配，得到衬板成品。
本发明还提供一种上述衬板的制备方法，包括以下步骤：
1)炼钢：经炼钢得到化学成分与目标衬板相符合的钢坯，所述钢坯包括以下重量
百分比的组分：0.2％～0.45％的C；0.2％～0.5％的Si；1.0％～1.5％的Mn；0.2％～0.6％的
Cr；0.1％～0.3％的Mo；0.001％～0.003％的Nb；0.1％～0.3％的V；0.01％～0.05％的Ti，
其余为Fe以及不可避免的杂质；
2)轧钢：将步骤1)得到的钢坯经轧钢得到厚度与目标衬板厚度相匹配以及相对应
的钢板；
3)退火：将步骤2)得到的钢板进行完全退火，加热温度780℃～800℃，保温3h～
5h，炉内冷却至室温；
4)制坯：将步骤3)得到的钢板切割成目标衬板变形需要尺寸的冲压毛坯；
5)冲压：将步骤4)得到的冲压毛坯冲压成目标衬板所具有的形状和尺寸，得到衬
板半成品；
6)精整：将步骤5)锻造后得到的衬板半成品进行精整处理，所述精整处理包括去
除飞边以及修磨外形；
7)淬火：将步骤6)精整后的衬板半成品加热至850℃～880℃进行淬火处理，淬火
时间与衬板厚度匹配；
8)回火：将步骤7)淬火处理后得到的衬板半成品进行回火处理，加热温度200℃～
220℃，保温时间与衬板厚度匹配，得到衬板成品。
与现有技术相比，本发明提供了两种衬板的制备方法，由于该制备方法使用上述的
衬板用钢作为原材料来制作衬板，由于该衬板用钢原材料具有硬度和韧性，优良结合，
并具有可锻性工艺，因此使得本发明能够采用热态锻造成型方法或冷态冲压成型方法对
钢板进行加工成型，将钢板加工成型为具有目标衬板形状的衬板半成品，使得制备衬板
无需再采用传统的铸造成型方法，克服了原有铸造方法所具有的一系列不良缺点，降低
了生产成本，减少了资源和能源消耗，减少了环境污染，且采用热态锻造成型方法或冷
态冲压成型方法得到的衬板，相较于铸造成型方法，其组织更加致密，晶粒更加细小，
各部位的性能更加均匀，工艺更加简化。综上，本发明在优化制备衬板所用的衬板用钢
中元素的种类和含量的基础上，进一步地对衬板的制备方法进行了改进，充分利用该衬
板用钢具有较高韧性的特点，采用热态锻造成型方法或冷态冲压成型方法对钢板进行加
工成型，元素强化和工艺强化相配合，进一步提高了所制得的衬板的耐磨性和抗冲击性，
进一步提高了衬板的使用寿命。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应
当理解，这些描述只是进一步说明本发明的特征及优点，而不是对本发明权利要求的限
制。
本发明提供了一种衬板用钢，包括以下重量百分比的组分：0.2％～0.45％的C；
0.2％～0.5％的Si；1.0％～1.5％的Mn；0.2％～0.6％的Cr；0.1％～0.3％的Mo；0.001％～0.003％
的Nb；0.1％～0.3％的V；0.01％～0.05％的Ti，其余为Fe以及不可避免的杂质。
本发明在衬板用钢中添加了C元素，C元素对于衬板用钢的硬度有很大影响，当C
含量大于0.5％，虽然衬板用钢的硬度会得到提高，但是该C含量会导致衬板用钢中产生
大量的碳化物量，由于该大量碳化物的存在，导致衬板在使用过程中容易产生脆性断裂。
为了得到一种硬度和韧性平衡兼顾的衬板用钢，且使得该衬板用钢的内部组织为细马氏
体和板条马氏体，本发明中所述C元素的重量百分比为0.2％～0.45％，优选为0.25％～
0.40％，更优选为0.30％～0.40％。
本发明在衬板用钢中添加了Mn、Cr、Mo元素，该三种元素可以提高衬板用钢的淬
透性，使其具有较高的硬度。Cr还能提高衬板用钢的电极电位，在湿磨过程中提高衬板
的耐腐蚀性。因此，本发明中所述Mn元素的重量百分比为1.0％～1.5％，优选为1.1％～
1.4％，更优选为1.15％～1.35％，更优选为1.2％～1.3％；本发明中所述Cr元素的重量百
分比为0.2％～0.6％，优选为0.2％～0.5％，更优选为0.25％～0.45％,更优选为0.30％～
0.40％；本发明中所述Mo元素的重量百分比为0.1％～0.3％，优选为0.15％～0.25％。
本发明在衬板用钢中添加了Nb、V、Ti元素，该三种元素均是为了细化晶粒，增加
衬板用钢的韧性。因此，本发明中所述Nb元素的重量百分比为0.001％～0.003％，优选
为0.0015％～0.0025％；本发明中所述V元素的重量百分比为0.1％～0.3％，优选为0.15％～
0.25％；本发明中所述Ti元素的重量百分比为0.01％～0.05％，优选为0.015％～0.045％，
更优选为0.02％～0.04％,更优选为0.025％～0.035％。
本发明提供了一种衬板用钢，本发明通过对制备衬板所需的衬板用钢中元素种类和
含量的控制和优化，使得本发明提供的衬板用钢在具有一定的硬度的前提下还具有较高
的韧性，基本上实现了在衬板用材质中硬度和韧性的优良结合，该衬板用钢成型后再经
热处理后硬度可达到55～60HRC，冲击韧性ak≥20J/cm2，内部组织为细马氏体与板条马
氏体，Ac1线为730℃～750℃，Ac3线为760℃～780℃，提高了衬板在使用过程中的耐
磨性和抗冲击性，且由该衬板用钢制备的衬板的性能稳定，在使用过程中没有组织转变，
没有变形，从而提高了衬板的使用寿命。
本发明还提供了一种衬板，所述衬板为上述任意一项所述衬板用钢。
本发明提供的衬板的材质为上述任意一项所述的衬板用钢，由上述任意一项所述的
衬板用钢制备而成，因此，其同样在具有一定的硬度的前提下还具有较高的韧性，基本
上实现了衬板中硬度和韧性的平衡兼顾，提高了衬板在使用过程中的耐磨性和抗冲击
性，且该衬板的性能稳定，在使用过程中没有组织转变，没有变形，从而提高了衬板的
使用寿命。
本发明还提供了一种衬板的制备方法，包括以下步骤：
1)炼钢：经炼钢得到化学成分与目标衬板相符合的钢坯，所述钢坯包括以下重量
百分比的组分：0.2％～0.45％的C；0.2％～0.5％的Si；1.0％～1.5％的Mn；0.2％～0.6％的
Cr；0.1％～0.3％的Mo；0.001％～0.003％的Nb；0.1％～0.3％的V；0.01％～0.05％的Ti，
其余为Fe以及不可避免的杂质；
2)轧钢：将步骤1)得到的钢坯经轧钢得到厚度与目标衬板厚度相匹配以及相对应
的钢板；
3)退火：将步骤2)得到的钢板进行完全退火，加热温度780℃～800℃，保温3h～
5h，炉内冷却至室温；
4)制坯：将步骤3)得到的钢板切割成目标衬板变形需要尺寸的锻坯；
5)锻造：将步骤4)得到的锻坯加热至950℃～1000℃，然后用锻造模具将加热后
的锻坯锻造成目标衬板所具有的形状，得到衬板半成品；
6)精整：将步骤5)锻造后得到的衬板半成品进行精整处理，所述精整处理包括去
除飞边以及修磨外形；
7)淬火：将步骤6)精整后的衬板半成品加热至850℃～880℃进行淬火处理，淬火
时间与衬板厚度匹配；
8)回火：将步骤7)淬火处理后得到的衬板半成品进行回火处理，加热温度200℃～
220℃，保温时间与衬板厚度匹配，得到衬板成品。
本发明还提供了另外一种衬板的制备方法，包括以下步骤：
1)炼钢：经炼钢得到化学成分与目标衬板相符合的钢坯，所述钢坯包括以下重量
百分比的组分：0.2％～0.45％的C；0.2％～0.5％的Si；1.0％～1.5％的Mn；0.2％～0.6％的
Cr；0.1％～0.3％的Mo；0.001％～0.003％的Nb；0.1％～0.3％的V；0.01％～0.05％的Ti，
其余为Fe以及不可避免的杂质；
2)轧钢：将步骤1)得到的钢坯经轧钢得到厚度与目标衬板厚度相匹配以及相对应
的钢板；
3)退火：将步骤2)得到的钢板进行完全退火，加热温度780℃～800℃，保温3h～
5h，炉内冷却至室温；
4)制坯：将步骤3)得到的钢板切割成目标衬板变形需要尺寸的冲压毛坯；
5)冲压：将步骤4)得到的冲压毛坯冲压成目标衬板所具有的形状和尺寸，得到衬
板半成品；
6)精整：将步骤5)锻造后得到的衬板半成品进行精整处理，所述精整处理包括去
除飞边以及修磨外形；
7)淬火：将步骤6)精整后的衬板半成品加热至850℃～880℃进行淬火处理，淬火
时间与衬板厚度匹配；
8)回火：将步骤7)淬火处理后得到的衬板半成品进行回火处理，加热温度200℃～
220℃，保温时间与衬板厚度匹配，得到衬板成品。
上述两种制备方法中，经过电炉或转炉冶炼产出的钢水可以铸成钢锭，也可以铸成
钢坯，然后再加热轧制成制备衬板所需厚度的钢板。
目前各行业所用的衬板材质主要有高锰钢、多元低合金钢、铬系白口铸铁等等。上
述衬板材质中的多数种类硬度偏高而韧性很低，使得目前的衬板制备方法通常是铸造成
型方法。因此，目前的衬板制备方法具有铸造成型方法的几乎全部的缺点：污染环境、
职工劳动强度大、能耗较高、容易产生铸造缺陷(偏析、疏松以及疏孔)、产出的衬板组
织疏松、晶粒粗大、各部位的性能不高且不均匀，如此，严重影响了所制得的衬板的耐
磨性和抗冲击性，降低了衬板的使用寿命。由于上述衬板材质中的多数种类硬度偏高而
韧性很低，如果采用锻造或冲压的成型方法将钢板加工成型为具有目标衬板形状的衬板
半成品，在加工成型过程中，受加工件容易发生成型缺陷，包括开裂等等，导致成型失
败，因此，目前的衬板材质无法允许采用锻造或冲压的成型方法加工成具有目标衬板形
状的衬板成品。为此，本发明首先优化了制备衬板所用的衬板用钢中元素的种类和含量，
使得本发明提供的衬板用钢在具有一定的硬度的前提下还具有较高的韧性，基本上实现
了在衬板用材质中硬度和韧性的平衡兼顾，然后在此基础上，提供了两种衬板的制备方
法，由于该制备方法使用上述的衬板用钢作为原材料来制作衬板，由于该衬板用钢原材
料具有硬度和韧性的优良结合，尤其是具有较高的韧性，使得本发明能够采用热态锻造
成型方法或冷态冲压成型方法对钢板进行加工成型，将钢板加工成型为具有目标衬板形
状的衬板半成品，使得制备衬板无需再采用传统的铸造成型方法，克服了原有衬板材质
不能采用锻造或冲压的成型方法的问题，克服了原有铸造方法所具有的一系列不良缺
点，降低了生产成本，减少了资源和能源消耗，减少了环境污染，且采用热态锻造成型
方法或冷态冲压成型方法得到的衬板，相较于铸造成型方法，其组织更加致密，晶粒更
加细小，各部位的性能更加均匀，工艺更加简化。综上，本发明在优化制备衬板所用的
衬板用钢中元素的种类和含量的基础上，进一步地对衬板的制备方法进行了改进，充分
利用该衬板用钢具有较高韧性的特点，采用热态锻造成型方法或冷态冲压成型方法对钢
板进行加工成型，元素强化和工艺强化相配合，进一步提高了所制得的衬板的耐磨性和
抗冲击性，进一步提高了衬板的使用寿命。
本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种衬板用钢、衬板及其
制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
一种衬板的制备方法，包括以下步骤：
1)炼钢：经炼钢得到化学成分与目标衬板相符合的钢坯，所述钢坯包括重量百分
比的组分：0.2％的C；0.5％的Si；1.0％的Mn；0.6％的Cr；0.1％的Mo；0.003％的Nb；
0.1％的V；0.05％的Ti，其余为Fe以及不可避免的杂质；
2)轧钢：将步骤1)得到的钢坯经轧钢得到厚度与目标衬板厚度相匹配以及相对应
的钢板；
3)退火：将步骤2)得到的钢板进行完全退火，加热温度780℃，保温5小时，炉
内冷却至室温；
4)制坯：将步骤3)得到的钢板切割成目标衬板变形需要尺寸的锻坯；
5)锻造：将步骤4)得到的锻坯加热至850℃，然后用锻造模具将加热后的锻坯锻
造成目标衬板所具有的形状，得到衬板半成品；
6)精整：将步骤5)锻造后得到的衬板半成品进行精整处理，所述精整处理包括去
除飞边以及修磨外形；
7)淬火：将步骤6)精整后的衬板加热至850℃进行淬火处理，淬火时间为3min；
8)回火：将步骤7)淬火处理后得到的衬板半成品进行回火处理，加热温度200℃，
保温时间2小时，得到衬板成品。
检测：按照检测标准，将该衬板取样制成标准试样，检测该衬板的力学性能，该衬
板的硬度为55HRC，冲击韧性ak为23J/cm2，内部组织为细马氏体与板条马氏体，Ac1
线为730℃～750℃，Ac3线为760℃～780℃。
实施例2
一种衬板的制备方法，包括以下步骤：
1)炼钢：经炼钢得到化学成分与目标衬板相符合的钢坯，所述钢坯的化学成分符
合以下重量百分比的组分：0.30％的C；0.35％的Si；2.2％的Mn；0.40％的Cr；0.23％的
Mo；0.002％的Nb；0.2％的V；0.03％的Ti，其余为Fe以及不可避免的杂质；
2)轧钢：将步骤1)得到的钢坯经轧钢得到厚度与目标衬板厚度相匹配以及相对应
的钢板；
3)退火：将步骤2)得到的钢板进行完全退火，加热温度800℃，保温3小时，炉
内冷却至室温；
4)制坯：将步骤3)得到的钢板切割成目标衬板变形需要尺寸的锻坯；
5)锻造：将步骤4)得到的锻坯加热至900℃，然后用锻造模具将加热后的钢板锻
造成目标衬板所具有的形状，得到衬板半成品；
6)精整：将步骤5)锻造后得到的衬板半成品进行精整处理，所述精整处理包括去
除飞边以及修磨外形；
7)淬火：将步骤6)精整后的衬板加热至880℃进行淬火处理，淬火时间为1min；
8)回火：将步骤7)淬火处理后得到的衬板半成品进行回火处理，加热温度200℃，
保温时间2小时，得到衬板成品。
检测：按照检测标准，将该衬板取样制成标准试样，检测该衬板的力学性能，该衬
板的硬度为57HRC，冲击韧性ak为26J/cm2，内部组织为细马氏体与板条马氏体，Ac1线
为730℃～750℃，Ac3线为760℃～780℃。
实施例3
一种衬板的制备方法，包括以下步骤：
1)炼钢：经炼钢得到化学成分与目标衬板相符合的钢坯，所述钢坯的化学成分符
合以下重量百分比的组分：0.45％的C；0.2％的Si；1.5％的Mn；0.2％的Cr；0.3％的Mo；
0.001％的Nb；0.3％的V；0.01％的Ti，其余为Fe以及不可避免的杂质；
2)轧钢：将步骤1)得到的钢坯经轧钢得到厚度与目标衬板厚度相匹配以及相对应
的钢板；
3)退火：将步骤2)得到的钢板进行完全退火，加热温度790℃，保温4小时，炉
内冷却至室温；
4)制坯：将步骤3)得到的钢板切割成目标衬板变形需要尺寸的冲压毛坯；
5)冲压：将步骤4)得到的毛坯冲压成目标衬板所具有的形状和尺寸，得到衬板半
成品；
6)精整：将步骤5)锻造后得到的衬板半成品进行精整处理，所述精整处理包括去
除飞边以及修磨外形；
7)淬火：将步骤6)精整后的衬板加热至860℃进行淬火处理，淬火时间为为2min；
8)回火：将步骤7)淬火处理后得到的衬板半成品进行回火处理，加热温度200℃，
保温时间2小时，得到衬板成品。
检测：按照检测标准，将该衬板取样制成标准试样，检测该衬板的力学性能，该衬
板的硬度为60HRC，冲击韧性ak为25J/cm2，内部组织为细马氏体与板条马氏体，Ac1线
为730℃～750℃，Ac3线为760℃～780℃。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于
本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行
若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对
于这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文所定义的一
般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发
明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点
相一致的最宽范围。