低温用HB400级复相组织耐磨钢及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种低温用HB400级复相组织耐磨钢，其化学成分重量百分比含量为：C：0.16～0.24％、Mn：1.40～1.70％、Si：0.80～1.30％、Ti：0.005～0.025％、B：0.001～0.003％、Mo：0.20～0.50％、V：0.02～0.05％、Als：0.030～0.060％，N：0.0050～0.0080％，P：≤0.013％、S：≤0.012％，其余为Fe和微量杂质元素，成分设计有利于获得复相组织，尤其是获得一定比例的残余奥氏体，从而提高耐磨钢的综合力学性能尤其是塑性和韧性。本发明专利技术采用短流程制造工艺：热机械控制工艺(TMCP)+回火，替代传统的耐磨钢生产工艺，缩短生产周期，降低工序成本和工序能耗，采用本工艺获得具有形变热处理效果马氏体+贝氏体+残余奥氏体+弥散粒子组织，提高综合力学性能。

HB400 stage complex wear resistant steel for low temperature and its processing method

The invention discloses a low temperature HB400 complex phase wear-resistant steel, the chemical component weight percentage: C:0.16 ~ 0.24%, Mn:1.40 ~ 1.70%, Si:0.80 ~ 1.30%, Ti:0.005 ~ 0.025%, B:0.001 ~ 0.003%, Mo:0.20 ~ 0.50%, V:0.02 ~ 0.05%, Als:0.030 ~ 0.060%, N:0.0050 ~ 0.0080%, P = 0.013% S: = 0.012%, the rest is Fe and trace elements, the composition design is conducive to obtaining the microduplex structure, especially the residual austenite get a certain percentage, so as to improve the comprehensive mechanical properties of wear resistant steel especially plasticity and toughness. The invention adopts the short flow process: the thermo mechanical control process (TMCP) + tempering, replace the traditional production technology of wear-resistant steel, shorten production cycle, reduce process cost and energy consumption, with the thermomechanical treatment of martensite, bainite and residual austenite + dispersion particles organized by this process, improve the comprehensive mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
低温用HB400级复相组织耐磨钢及其加工方法
本专利技术属于工程机械用耐磨钢制造领域，特别涉及一种通过复相组织控制获得的高强度耐磨钢及其加工方法，尤其适用于严寒环境适用。
技术介绍
据我国有关部门的不完全统计，国内每年消耗金属耐磨材料约达300万吨以上，每年磨损造成的损失达400亿元人民币。而耐磨材料在建材、火力发电和冶金矿山等工业领域的整个能量和经济成本消耗中占有相当大的比重。目前应用的强度超过13OOMPa的高强度低合金钢的组织一般为回火马氏体，该类钢零件和构件在使用过程中暴露出的主要问题是韧性不足、延迟断裂抗力低和疲劳极限波动大，这些弊端大大削弱了回火马氏体钢在强度性能方面的优势。因此，开发复合组织耐磨钢从而提高综合性能，是耐磨钢的研究方向。现有专利技术中介绍高强度耐磨钢的有很多，抗拉强度一般在1100～1400之间，如CN1109919A、CN102605272A、CN1132263A和CN1132264A的耐磨钢，主要依赖于碳的强化作用，钢中碳含量越高，抗拉强度也越高，但碳含量太高使淬火形成的马氏体组织内部应力大，对韧性和焊接性能不利，钢板在加工和使用过程中易开裂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种低温用HB400级复相组织耐磨钢，通过合理的成分设计和工艺控制获得贝氏体+板条马氏体+残余奥氏体+弥散粒子的复相组织，从而提高耐磨钢板的综合性能，尤其是塑性和韧性，适用于严寒环境适用。本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：一种低温用HB400级复相组织耐磨钢，其化学成分重量百分比含量为：C：0.16～0.24％、Mn：1.40～1.70％、Si：0.80～1.30％、Ti：0.005～0.025％、B：0.001～0.003％、Mo：0.20～0.50％、V：0.02～0.05％、Als：0.030～0.060％，N：0.0050～0.0080％，P：≤0.013％、S：≤0.012％，其余为Fe和微量杂质元素。一种低温用HB400级复相组织耐磨钢，其化学成分重量百分比含量为：C：0.19～0.24％、Mn：1.40～1.55％、Si：0.80～1.30％、Ti：0.013～0.025％、B：0.002～0.003％、Mo：0.40～0.50％、V：0.03～0.05％、Als：0.030～0.060％，N：0.0070～0.0080％，P：≤0.012％、S：≤0.010％，其余为Fe和微量杂质元素。上述成分设计有利于获得复相组织，并保证获得一定比例残余奥氏体和弥散粒子，尤其是在马氏体+贝氏体基体内部获得一定比例的残余奥氏体和弥散粒子，从而提高耐磨钢的综合力学性能尤其是塑性和韧性，在低成本前提下达到良好的综合力学性能。C为间隙固溶，对塑性和韧性十分不利，含碳量大于0.25％时，产生片状马氏体趋势增强，从而大幅降低抗裂纹性能，焊接性能恶化。因此，设计该耐磨钢C含量范围为：0.16～0.24％。Si元素与其他合金元素(Cr、Mn、Mo)共同作用提高实验钢淬透性的作用逐渐明显，使板条马氏体数量明显增加，因而使实验钢的硬度逐渐增大，而韧性则先升高后降低，影响冲击韧性和焊接性能。Si在钢中的一个重要作用是强烈抑制和延缓过冷奥氏体的碳化物分解，提高奥氏体稳定性，当向钢中加入一定量的Si后，形变奥氏体相比过程中，在马氏体-贝氏体基体内部出现连续的富碳残余奥氏体。因此设计该耐磨钢Si含量范围为：0.80～1.30％。V和Ti是强碳化物形成元素，钢中钒的主要作用有细晶强化、析出强化和固溶强化。微合金元素中Nb、V、Ti都有析出强化作用，它们的碳氮化物在奥氏体中的溶解度不同，其中以V的碳氮化物溶解度最大，是最理想的沉淀析出强化元素。因此设计该耐磨钢V、Ti、N含量范围分别为Ti：0.005～0.025％、V：0.02～0.05％、N：0.0050～0.0080％。为了提高淬透性向钢中加入微量的B元素。固溶的B向淬火前的奥氏体晶界处偏析，通过抑制铁素体相变，提高了淬透性。由于在奥氏体中B会以BN的形式析出而影响提高淬透性的效果，因此，还要通过添加Al来固定N。B含量增加会向晶界偏聚增加裂纹敏感性。因此设计该耐磨钢B、ALs含量范围分别为：B：0.001～0.006％、Als：0.030～0.060％。钢中S、P是有害杂质元素，钢中P、S含量越低越好。当钢中S含量较多时，热轧时容易产生热脆等问题；而钢中P含量较多时，钢容易发生冷脆，此外，磷还容易发生偏析。本专利技术所述低温用HB400级复相组织耐磨钢的加工方法，主要步骤如下：1)冶炼并连铸成坯；2)对铸坯进行加热，板坯加热温度在1180℃～1230℃；3)轧制工艺：道次压下率≥12％，终轧温度：800～860℃；4)开冷温度≥780℃，冷却速率为16～23℃/s，终冷温度控制在≤350℃；5)回火温度390～410℃，回火时间为42～75min；待用。采用上述加工方法获得具有形变热处理效果马氏体+贝氏体+残余奥氏体+弥散粒子组织，提高综合力学性能。利用贝氏体对马氏体的分隔效应，细化组织，其优点在于与单一组织相比具有更加细小的断裂面，进一步提高了韧性。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术采用与目前已有的耐磨钢完全不同的成分设计，降低合金成本，减少合金用量并确保材料的强度和耐磨性；成分设计有利于获得复相组织，尤其是获得一定比例的残余奥氏体，从而提高耐磨钢的综合力学性能尤其是塑性和韧性；(2)本专利技术采用短流程制造工艺：热机械控制工艺(TMCP)+回火，替代传统的耐磨钢生产工艺，缩短生产周期，降低工序成本和工序能耗，采用本工艺获得具有形变热处理效果马氏体+贝氏体+残余奥氏体+弥散粒子组织，提高综合力学性能。(3)本专利技术所述低温用HB400级复相组织耐磨钢具有优良的综合力学性能和抗裂纹性能，钢板厚度规格范围为15～60mm，抗拉强度Rm≥1300MPa，延伸率≥15％，-40℃低温冲压功Akv≥47J，布氏硬度HBW/10/3000370～420，提高了耐磨钢的使用安全性和高效性，可焊接易加工，能够适用于零下40℃甚至更低的严寒环境。综上所述，本专利技术解决了单相马氏体耐磨钢强度和塑性匹配的难题提高了耐磨钢使用安全性和高效性。因此，本专利技术所述低温用HB400级复相组织耐磨钢具有很强的市场竞争力和广阔的应用前景，经济效益和社会效益明显。附图说明图1为本专利技术实施例所得低温用HB400级复相组织耐磨钢的表层的典型组织；图2为本专利技术实施例所得低温用HB400级复相组织耐磨钢的心部的典型组织。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术不仅仅局限于下面的实施例。实施例1一种低温用HB400级复相组织耐磨钢，其化学成分重量百分比含量为：C：0.16％、Si：1.22％、Mn：1.70％、P：0.013％、S：0.012％、Mo：0.20％、Ti：0.005％、B：0.001％、V：0.02％、Als：0.030％，N：0.0050％，其余为Fe和微量杂质元素。上述低温用复相组织耐磨钢NM400的加工方法，其步骤如下：1)冶炼并连铸成坯；2)对铸坯进行加热，板坯加热温度在1180℃；3)轧制工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温用HB400级复相组织耐磨钢，其特征在于它的化学成分重量百分比含量为：C：0.16～0.24％、Mn：1.40～1.70％、Si：0.80～1.30％、Ti：0.005～0.025％、B：0.001～0.003％、Mo：0.20～0.50％、V：0.02～0.05％、Als：0.030～0.060％，N：0.0050～0.0080％，P：≤0.013％、S：≤0.012％，其余为Fe和微量杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种低温用HB400级复相组织耐磨钢，其特征在于它的化学成分重量百分比含量为：C：0.16～0.24％、Mn：1.40～1.70％、Si：0.80～1.30％、Ti：0.005～0.025％、B：0.001～0.003％、Mo：0.20～0.50％、V：0.02～0.05％、Als：0.030～0.060％，N：0.0050～0.0080％，P：≤0.013％、S：≤0.012％，其余为Fe和微量杂质元素。2.一种低温用HB400级复相组织耐磨钢，其化学成分重量百分比含量为：C：0.19～0.24％、Mn：1.40～1.55％、Si：0.80～1.30％、Ti：0.013～0.025％、B：0.002～0.003％、Mo：0.40～0.50％、V：0.03～0.05％、Als：0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德发，马玉喜，杜明，王世森，余宏伟，鲍海燕，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42