一种易切削耐磨钢板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种易切削耐磨钢板及其制备方法，以质量百分比计，所述钢板的化学成分包含：C：0.25‑0.32％、Si：0.15‑0.45％、Mn：1.00‑1.30％、P≤0.025％、S：0.010‑0.020％、Ti：0.012‑0.040％、Cr：0.25‑0.50％、B：0.0005‑0.0030％、Al：0.010‑0.040％、N≤0.004％、O≤0.003％、H≤0.0002％，其余为Fe和不可避免的夹杂，其中Ti和N含量满足Ti/N＝3～8；P和S含量满足P+S≤0.040％。本发明专利技术通过对合金成分的科学合理设计，产品轧后经淬火加回火处理，制得的耐磨钢板厚度在8‑70mm之间，布氏硬度在HBW430‑520之间，抗拉强度大于1350MPa，工艺简单，成本低，产品硬度高、强度高且易于切削，尤其解决了硬度高强度高难于加工的行业难题。可广泛应用于对要求硬度高、强度高、易于切削加工的工程机械刀刃板等产品上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢板冶炼
，具体地，本专利技术涉及一种易切削耐磨钢板及其制备方法。
技术介绍
耐磨钢板广泛应用于高耐磨性能的工程、采矿、建筑、水泥生产、港口、电力以及冶金等机械产品上，如矿山翻斗车、推土机、装载机、挖掘机、自卸车及各种矿山机械、抓斗、堆取料机、输料弯曲结构等。目前国内外现有耐磨钢板产品，尤其是HBW430-520硬度区间的耐磨钢板，仅仅具有强度高、硬度高的特点，这就直接导致该类产品在使用时直接导致切削加工难度大，同时造成产品加工成本高，不利于广泛应用。众所周知，通常钢的被切削性随钢中硫含量的增多而增高，也以此判断钢的切削加工难易程度。在本专利技术之前，舞阳钢铁有限公司申请的“一种高强度耐磨钢板及其制备方法”中国专利申请(公开号CN101451220A)，该钢硬度在HBW360-440之间，为NM400级别，低于硬度HBW430-520；同时添加Ni、Nb、V等贵重元素，制造成本高；该钢S≤0.010％，切削加工难度大。宝山钢铁股份有限公司申请的“一种低合金高强度高韧性耐磨钢板及其制备方法”中国专利(公开号CN101775545A)，该钢虽然硬度不低于HBW450，但化学成分添加了贵重合金元素Mo和Nb，这就使得生产成本大大增加；同时该钢S＜0.010％，显而易见，该钢仅仅注重了硬度和强度的提高，忽略了切削和加工性能。鞍钢股份有限公司申请的“一种低碳低合金耐磨钢及其生产方法”中国专利(公开号CN102021492A)，该钢虽然布氏硬度＞HB400，但化学成分中含有Ni、Nb、Mo等元素，属于贵重金属，会造成生产成本大幅度升高。同时该钢S≤0.010％，显而易见，该钢也仅仅是注重了硬度和强度的提高，忽略了切削和加工性能。舞阳钢铁有限责任公司申请的“一种高等级别耐磨钢板及其生产方法”中国专利(公开号CN101748346A)，虽然该钢布氏硬度在445HBW-485HBW之间，但该钢化学成分Ni含量为0.10-0.30％，该元素属于贵重合金，生产成本高。同时该钢S≤0.005％，显而易见，该钢也仅仅是注重了硬度和强度的提高，恶化了切削加工性能。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术的一个目的在于提供一种易切削耐磨钢板，满足用户对厚度在8-70mm之间，表面布氏硬度430-520之间、抗拉强度在1350MPa以上的高强度耐磨钢板易切削易加工的需要。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种易切削耐磨钢板，按质量百分比计，所述耐磨钢板的化学成分为：C：0.25-0.32％、Si：0.15-0.45％、Mn：1.00-1.30％、P≤0.025％、S：0.010-0.020％、Ti：0.012-0.040％、Cr：0.25-0.50％、B：0.0005-0.0030％、Al：0.010-0.040％、N≤0.004％、O≤0.003％、H≤0.0002％，其余为Fe和不可避免的夹杂，其中Ti和N含量满足Ti/N＝3～8；P和S含量满足P+S≤0.040％，为了确保高强度高硬度条件下的切削性能S含量应满足0.015C+0.0011Mn+0.022Cr+1.3B≤S≤0.04C+0.0021Mn+0.013Cr+0.09B。所述钢板厚度在8-70mm之间、布氏硬度在HBW430-520之间、抗拉强度大于1350MPa。本专利技术还提供了一种易切削耐磨钢板的制备方法，该方法包括：1)冶炼工艺：将含有各元素的钢水先经过铁水脱硫，送转炉冶炼，再送入LF精炼炉精炼，可采取加入硫铁或喂入硫线调整硫含量，精炼完毕后，进行真空脱气炉(RH炉)真空处理；2)浇铸工艺：将步骤1)处理后的钢水送连铸机，连铸采用全程氩气保护浇铸，采用轻压下技术确保铸坯内部质量，浇铸过热度控制在30℃以内；3)加热工艺：板坯加热温度为1160～1220℃，加热参考时间按8-10min/cm板坯厚度以保证钢坯烧匀烧透，均热时间不少于60min，加热后进行轧制；4)轧制工艺：利用宽厚板轧机完成两阶段轧制，粗轧阶段进行≥1000℃的完全再结晶轧制。精轧阶段开轧温度控制在880-980℃，轧后进行控制冷却，终冷温度控制在150-660℃之间，钢板冷却后，视板形情况对钢板进行矫直，终矫温度≥450℃；5)热处理工艺：淬火加热温度为880-940℃，炉内保温时间为10-25min，钢板加热后水淬，回火温度为150-350℃，保温时间15-25min，保温后空冷。本专利技术成分设计原理：(1)碳C是钢中最基本的元素，可以提高钢的强度和硬度，进而提高钢的耐磨性，由于本专利技术主要是为了获得良好淬透性的马氏体耐磨钢，但较高的碳含量对钢的韧性和焊接性能不利。因此，科学合理得控制钢中的碳含量为0.25-0.32％，在此范围内，随着碳含量的增加，强度和硬度等也相应增加；(2)硅Si以固溶体的形态存在于奥氏体中，提高钢中固溶体的强度，从而提高钢的耐磨性能，但硅含量过高将显著降低钢的塑性、韧性和延展性。同时考虑到硅与氧的亲和力比铁强，焊接时容易产生低熔点的硅酸盐，增加熔渣和熔化金属的流动性，影响焊缝质量，因此要严格控制硅的含量，本专利技术中控制硅含量为0.15-0.45％；(3)锰Mn和铁形成固溶体可提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度(钢的硬度随锰含量提高直线上升)，强烈增加钢的淬透性，淬火后易得到马氏体组织。由于锰的强化作用使基体和碳化物得以强化，从而提高钢的强度和硬度，但Mn是过热敏感性元素，淬火时加热温度过高会引起晶粒粗大。Mn在凝固时偏析系数较大，很容易在晶界偏聚，对钢的性能产生不利影响，并会导致淬火组织中残余奥氏体量增加，同时锰含量高会对钢板焊接性能造成不利影响。因此，本专利技术控制锰含量为1.00-1.30％；(4)磷P在钢中的含量较高时，形成Fe2P在晶粒周围析出，降低钢的塑性和韧性，故一般控制在0.025％以内，优选的0.015％以内；(5)硫S在钢中与锰和铁形成硫化锰夹杂，这类夹杂物能中断基体金属的连续性，在切削时促使断屑形成小而短的卷曲半径，而易于排除，减少刀具磨损，降低加工表面粗糙度，提高刀具寿命，实现易切削。通常钢的被切削性随钢中硫含量的增多而增高。但钢中硫含量过高时，会导致热脆性，对钢的热加工造成困难，恶化钢的力学性能。因此，本专利技术控制硫含量为0.010-0.020％；(6)钛Ti可以细化晶粒、改善韧性，TiN在高温下的未溶解性阻止焊接热影响区晶粒的粗化，提高热影响区的韧性，从而改善耐磨钢的焊接性能，但Ti含量过多...

【技术保护点】
一种易切削耐磨钢板，其特征在于，以质量百分比计，所述钢板的化学成分包含：C：0.25‑0.32％、Si：0.15‑0.45％、Mn：1.00‑1.30％、P≤0.025％、S：0.010‑0.020％、Ti：0.012‑0.040％、Cr：0.25‑0.50％、B：0.0005‑0.0030％、Al：0.010‑0.040％、N≤0.004％、O≤0.003％、H≤0.0002％，其余为Fe和不可避免的夹杂，其中Ti和N含量满足Ti/N＝3～8；P和S含量满足P+S≤0.040％。

【技术特征摘要】
1.一种易切削耐磨钢板，其特征在于，以质量百分比计，所述钢板的化学成分
包含：C：0.25-0.32％、Si：0.15-0.45％、Mn：1.00-1.30％、P≤0.025％、S：0.010-0.020％、
Ti：0.012-0.040％、Cr：0.25-0.50％、B：0.0005-0.0030％、Al：0.010-0.040％、N≤0.004％、
O≤0.003％、H≤0.0002％，其余为Fe和不可避免的夹杂，其中Ti和N含量满足Ti/N＝3～
8；P和S含量满足P+S≤0.040％。
2.根据权利要求1所述的易切削耐磨钢板，其特征在于，S含量应满足
0.015C+0.0011Mn+0.022Cr+1.3B≤S≤0.04C+0.0021Mn+0.013Cr+0.09B。
3.根据权利要求1所述的易切削耐磨钢板，其特征在于，所述的耐磨钢板厚度
在8-70mm之间，布氏硬度在HBW430-520之间，抗拉强度大于1350MPa。
4.一种如权利要求1所述易切削耐磨钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：麻衡，马光亭，周平，张长宏，霍孝新，闫伟，赵健，刘兆洁，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37