一种布氏硬度650HBW级别高耐磨性钢板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种布氏硬度650HBW级别高强度耐磨钢板及其制备方法，所述耐磨钢板化学成分按重量百分比为：C:0.41～0.50％；Si:≤0.25％；Mn:1.0～1.40％；P≤0.02％；S≤0.015％；Cr:0.5～1.2％；Mo:0.1～0.6％；Ti:0.1～0.2％；V:0.10～0.20％；Nb:0～0.07％；Ni:0～0.5％；Al:0.6‑1.20％；N:≤0.006％；O:≤0.0025％；还同时满足：1.10％≤(Si+Mn)≤1.60％，(Cr+Mo)≥0.80％，0.15％≤(V+Ti)≤0.3％，其余为铁Fe和不可避免杂质。本发明专利技术提采用中C含量微合金化思路，添加适量的Ti，V等具有沉淀强化作用的合金元素，利用大量析出的TiC粒子，在相同硬度情况下能够增加硬质相含量以大幅度提高耐磨性。

A Brinell hardness 650HBW high wear resistance steel plate and its preparation method

The invention discloses a Brinell hardness 650HBW level high strength wear-resistant steel plate and preparation method thereof, wherein the steel chemical composition by weight percent: C:0.41 ~ 0.50%; Si: = 0.25%; Mn:1.0 ~ 1.40%; P = 0.02%; S = 0.015%; Cr:0.5 ~ 1.2%; Mo:0.1 ~ 0.6%; Ti:0.1 ~ V:0.10 ~ 0.2%; 0.20%; Nb:0 ~ 0.07%; Ni:0 ~ 0.5%; Al:0.6 1.20%; N: = 0.006%; O: = 0.0025%; at the same time satisfy: 1.10% = (Si+Mn) = 1.60%, (Cr+Mo) = 0.80%, 0.15% = (V+Ti) = 0.3%, the rest of iron Fe and inevitable impurities. The present invention adopts the idea of micro alloying of medium C content, adding proper amount of alloy elements such as Ti, V and so on, which has precipitation strengthening effect, and uses a large amount of TiC particles to precipitate, which can increase the content of hard phase under the same hardness condition, so as to greatly improve the wear resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种布氏硬度650HBW级别高耐磨性钢板及其制备方法
本专利技术涉及一种布氏硬度达到650HBW以上级别高耐磨性钢板及其制备方法，属于热轧高强度高耐磨钢板生产

技术介绍
随着国民经济的发展，工程领域对于所使用的材料适应特别恶劣工作环境的要求越来越高。同时，国家环境保护的系列政策要求在各种规模的工程中大力推广环境友好型材料。工程材料的耐磨性不仅降低了材料的消耗，而且对于环境保护也有所贡献。针对工程类耐磨材料而言，设备的磨损量决定了设备的使用寿命，设备的磨损量也最终取决于使用材料的耐磨性。因此，耐磨性较高的钢铁等新材料，适应目前工程机械领域的发展，主要应用于工程、冶金、采矿、建筑、农业、水泥生产、港口以及电力等高附加值机械产品上，制造推土机，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，起到提高使用寿命的作用。对于工程领域使用量较大的钢板而言，耐磨性主要取决于其硬度，此外，钢的塑性、韧性指标对钢的使用寿命也是重要的影响因素之一。一般来说，钢的硬度指标取决于钢中碳和合金的含量。但是过高的碳和合金含量导致焊接性能，疲劳性能，弯曲性能及成型性能等综合性能越差，这就限制了高硬度耐磨钢在工程上的广泛应用。布氏硬度达到达到650HBW的专利中，中国专利CN102953016A涉及到一种650HB耐磨钢，本专利技术涉及一种耐磨钢板，其成分重量百分比为：C：0.45-0.55％，Si：0.10-0.35％，Mn:0.20-1.00％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cr：0.20-1.00％，Mo:0.10-0.80％，Ni:0.50-2.00％，Nb:0.010-0.08％，Ti:0.001-0.060％，Al:0.010-0.10％，B：0.0005-0.0040％，Mg：0.001-0.010％，Ca:0.001-0.010％，还同时满足：(Si+Mn)≤1.10％，(Cr+Mo)≥0.80％，0.04％≤(Al+Ti)≤0.11％，余量为Fe和不可避免的杂质。其制备方法，包括：冶炼、铸造和钢坯在1000-1300℃加热、进行自由轧制，轧后空冷；在(Ac3-10)℃-(Ac3+80)℃温度淬火，然后在100-400℃温度回火。得到的耐磨钢板的硬度典型值为650HB。本专利技术尽管硬度达到650HB级，但是C含量较高不利于塑韧性及焊接性能，包括Mg,B,Ca等元素在内的合金成分较多，较多的Mo,Ni元素明显提高成本；上述专利成分设计限制了耐磨钢在工业化量产以及推广应用。因此，设计适合工业化量产的化学成分，增加耐磨性高的合金元素含量，获取各项性能优异、适用性佳的低合金耐磨钢是发展的趋势。随着社会和经济的发展，钢铁工业所面临的低碳经济发展，以节省资源、节约能源、保护环境为主要目标。这是耐磨钢发展的重要趋势。据此，本专利技术涉及一种高耐磨性热轧钢板，具有良好的韧性和焊接性能。
技术实现思路
为了节省资源，同时满足硬度达到650HBW高耐磨性要求并具有良好的成形性能，本专利技术提供一种高耐磨钢及其制备方法，采用中C含量微合金化思路，添加适量的Ti，V等具有沉淀强化作用的合金元素，利用大量析出的TiC粒子，在相同硬度情况下能够增加硬质相含量以大幅度提高耐磨性。本专利技术的技术方案是：一种650HB级耐磨钢板，其化学成分按重量百分比为：C:0.41～0.50％；Si:≤0.25％；Mn:1.0～1.40％；P≤0.02％；S≤0.015％；Cr:0.5～1.2％；Mo:0.1～0.6％；Ti:0.1～0.2％；V:0.10～0.20％；Nb:0～0.07％；Ni:0～0.5％；Al:0.6-1.20％；N:≤0.006％；O:≤0.0025％；还同时满足：1.10％≤(Si+Mn)≤1.60％，(Cr+Mo)≥0.80％，0.15％≤(V+Ti)≤0.3％，其余为铁Fe和不可避免杂质。在本专利技术所涉及的650HB级耐磨钢板的化学成分中元素的作用：碳：耐磨钢中实现相变强化的重要元素，可以显著提高钢的强度和硬度，实现较高的耐磨性。但是，过高含量的碳弱化钢的韧性和焊接性能。因此，选择碳含量控制在0.41～0.55％范围内。硅：硅含量过高会影响钢板表面质量，表面氧化铁皮不易去除,从而降低其使用性能。硅固溶在铁素体和奥氏体中提高它们的硬度和强度，然而硅含量过高会导致钢的韧性急剧下降。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，增加了熔渣和熔化金属的流动性，影响焊缝质量，因此含量不易过多。含量控制在0.25％范围内,优选为，Si：0.1-0.2％。锰：在钢中的作用是固溶强化和提高淬透性，但是Mn的偏析倾向较高，锰含量较高时，过高的Mn使得钢板的韧性降低；同时有使晶粒粗化的倾向，并增加钢的回火脆敏感性，而且容易导致铸坯中出现偏析和裂纹，从而降低钢板的性能。因此Mn含量控制在1.2～1.45％。铬：铬可以降低临界冷却速度、提高钢的淬透性，提高奥氏体转变速率。铬在钢中可以形成(Fe，Cr)3C、(Fe，Cr)7C3和(Fe，Cr)23C7等多种碳化物，提高强度和硬度。铬在回火时能阻止或减缓碳化物的析出与聚集，可以提高钢的回火稳定性。含量控制在0.5～1.2％范围内。铝：含量控制在0.02～0.20wt.％范围内。由于铝也具有抑制碳化物形成的作用，因此可用铝抑制碳化物析出，使得碳在后期铁素体中与V，Ti结合大量析出TiC，VC等第二相粒子，提高钢的耐磨性，Al控制在0.6-1.20％范围；钼：可以提高淬透性，细化晶粒，提高强度和韧性。钼在钢中存在于固溶体相和碳化物相中，因此，含钼钢同时具有固溶强化和碳化物弥散强化的作用。钼是减小回火脆性的元素，可以提高回火稳定。优选控制在0.2～0.4％范围内。镍：可以降低临界冷却速度、提高钢的淬透性。镍在0～2.50％范围内，能与铁以任何比例互溶，通过细化铁素体晶粒改善钢的低温韧性，并具有明显降低冷脆转变温度的作用。对于高级别且高低温韧性的耐磨钢，镍是十分有益的添加元素。但含量过高易导致钢板表面氧化皮难以脱落，且成本显著增加，因此需控制其含量。优选控制在0.2～0.4％范围内。钛：是强碳化物形成元素之一，与碳形成细微的TiC颗粒，一方面具有沉淀强化作用，提高强度；另外析出的细小弥散分布的TiC粒子可以作为硬质相，明显提高钢的耐磨性。TiC颗粒细小，分布在晶界。过高的Ti会大量的TiN粒子，不利于韧塑性提高，因此，控制在0.1～0.2％范围内。钒：是强碳化物新形成元素之一，与碳形成细微的VC颗粒，一方面具有沉淀强化作用，提高强度；另外析出的细小弥散分布的VC粒子，明显提高钢的强度。另外，VC粒子可以作为铁素体形核质点，细化组织。因此，控制在0.1～0.2％范围内。铝：含量控制在0.001～0.10wt.％范围内。铝和钢中氮能形成细小难溶的AlN颗粒，细化显微组织。铝不仅是脱氧剂，还有促进亚稳定奥氏体形成的作用。铝能抑制和延缓过冷奥氏体的碳化物分解，提高韧性。磷与硫：在耐磨钢中，硫与磷均为有害元素，它们的含量要严格控制，本专利技术所涉及钢种中磷含量小于0.02wt.％，硫含量小于0.01wt.％。本专利技术所涉及的布氏硬度达到650HBW以上的钢板，通过元素种类及含量的科学设计，在添加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种布氏硬度650HBW级别高强度耐磨钢板，其特征在于，所述耐磨钢板化学成分按重量百分比为：C:0.41～0.50％；Si:≤0.25％；Mn:1.0～1.40％；P≤0.02％；S≤0.015％；Cr:0.5～1.2％；Mo:0.1～0.6％；Ti:0.1～0.2％；V:0.10～0.20％；Nb:0～0.07％；Ni:0～0.5％；Al:0.6‑1.20％；N:≤0.006％；O:≤0.0025％；还同时满足：1.10％≤(Si+Mn)≤1.60％，(Cr+Mo)≥0.80％，0.15％≤(V+Ti)≤0.3％，其余为铁Fe和不可避免杂质。

【技术特征摘要】
1.一种布氏硬度650HBW级别高强度耐磨钢板，其特征在于，所述耐磨钢板化学成分按重量百分比为：C:0.41～0.50％；Si:≤0.25％；Mn:1.0～1.40％；P≤0.02％；S≤0.015％；Cr:0.5～1.2％；Mo:0.1～0.6％；Ti:0.1～0.2％；V:0.10～0.20％；Nb:0～0.07％；Ni:0～0.5％；Al:0.6-1.20％；N:≤0.006％；O:≤0.0025％；还同时满足：1.10％≤(Si+Mn)≤1.60％，(Cr+Mo)≥0.80％，0.15％≤(V+Ti)≤0.3％，其余为铁Fe和不可避免杂质。2.权利要求1所述的布氏硬度650HBW级耐磨钢板的制备方法，所述方法包括转炉冶炼、炉外精炼、连铸、加热、轧制、冷却、淬火...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵培林，王文生，刘洪成，杨旭，路峰，武文健，王金秀，张明金，
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