一种大规格高均匀性耐磨钢及其制造方法技术

一种大规格高均匀性耐磨钢，所述钢的化学成分以重量百分比计为，C：0.1‑0.6％，Mn：4.0‑6.0％，Si：0.30‑0.60％，Cr：0‑3.0％，Ni：0‑2.0％，Mo：0‑1.0％，S≤0.030％，P≤0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术所述钢板的最大厚度规格可达到400mm以上，在空冷条件下，钢的表面及心部硬度均可以达到HB600以上，且板型优良，同时还具备良好的冲击韧性。本发明专利技术所述新型大规格耐磨工件用钢，钢板厚度规格达到400mm时，在具有较高硬度的前提下还具有较高的韧性，同时组织均匀，心部与表面性能差距小，工件组织致密，钢质纯净，各部位的性能均匀。本发明专利技术所述钢尤其适用于大断面的耐磨钢工件，例如自磨机/半自磨机衬板等，是一种组织性能均匀、成本低廉且具有优异耐磨性的钢种。

A large size high uniformity wear resistant steel and its manufacturing method

A large size and high uniformity wear-resistant steel, the chemical composition of the steel is measured by the weight percentage, C:0.1 0.6%, Mn:4.0 6%, Si:0.30 0.60%, Cr:0 3%, Ni:0 2%, Mo:0 1%, S < 0.030%, P < 0.030%, and the rest Fe and unavoidable impurities. The maximum thickness of the steel plate can reach more than 400mm. Under the condition of air cooling, the hardness of the surface and heart of the steel can reach more than HB600, and the plate type is excellent and also has good impact toughness. When the thickness specification of the new large scale wear-resistant workpiece is 400mm, the steel plate has high toughness under the condition of high hardness. At the same time, the structure is uniform, the gap between the core and the surface is small, the work piece is compact, the steel is pure, and the performance of each part is uniform. The steel is especially suitable for large section wear resistant steel workpiece, such as the self grinding machine / semi self grinding machine liner and so on. It is a kind of steel with uniform structure, low cost and excellent wear resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种大规格高均匀性耐磨钢及其制造方法
本专利技术涉及合金钢
，尤其涉及一种大规格高均匀性耐磨钢及其制造方法。
技术介绍
在冶金、矿山、电力、建材等工业行业中，物料的破碎、研磨等，都要使用大量的大规格耐磨钢工件，典型产品如衬板，承受着不同程度的磨损和冲击，导致耐磨钢工件的使用寿命较短，更换频繁，耗费量极大，是主要的易损件。现有耐磨钢板的最大规格一般不超过80mm，对于较大的破碎设备，耐磨钢工件的体积巨大，厚度规格往往大于300mm。大规格耐磨钢工件在使用过程中主要承受磨损和冲击，服役结束后重量只有原始重量的20％到30％，有时甚至更低，因此对于工件心部硬度及耐磨性的要求逐步提高。为了提高材料的淬透性和淬硬性，碳及提高淬透性的合金元素加入很多，目前大规格耐磨钢工件材质主要有多元合金钢、铬系白口铸铁等，采用铸造的方法生产，既污染环境，各类冶金缺陷也难以控制，冲击韧性很低；上述材质如采用锻造或冲压的成型方法将钢板加工成型为具有目标工件形状的半成品，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。
技术实现思路
鉴于以上分析，本专利技术旨在提供一种新型大规格耐磨工件用钢，采用中碳、中锰马氏体钢成分设计思路，重点是通过控制锰的含量，大幅降低材料的Ac3温度，同时提高奥氏体的稳定性；采用空冷或炉冷条件进行冷却，即可获得板型优良，且具备良好的冲击韧性的大规格耐磨工件。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种大规格高均匀性耐磨钢，所述钢的化学成分以重量百分比计为，C：0.1-0.6％，Mn：4.0-6.0％，Si：0.30-0.60％，Cr：0-3.0％，Ni：0-2.0％，Mo：0-1.0％，S≤0.030％，P≤0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质。进一步地，所述钢中的Mn以重量百分比计为4.5-5.5％。本专利技术的耐磨钢为中锰含量的马氏体钢，锰含量为5％左右，与碳元素合理的配比大幅提高钢的淬透性及奥氏体的稳定性。现有的低锰含量耐磨钢，其心部组织得不到针状马氏体，因此心部硬度过低；而锰含量过高，钢的基体组织中残余奥氏体比例会变高，造成基体硬度偏低，耐磨性不足的缺点。进一步地，，所述钢中的化学成分以重量百分比计为，Cr：0.5-1.5％，Ni：0.5-1.5％，Mo：0-0.5％。本专利技术中的铬、镍和钼均能够提高钢的淬透性和耐腐蚀磨损性能。进一步地，所述钢为马氏体钢，其基体组织主要为针状马氏体及少量残余奥氏体。本专利技术的钢为马氏体钢，主要为针状马氏体的基体组织使得所述钢具有良好的耐磨性能。进一步地，所述钢的表面硬度为HB500-650，且其心部硬度不低于表面硬度的90％；室温冲击功Akv在20J/cm2以上。进一步地，所述钢的厚度规格最大为400mm。现有耐磨钢板一般为50mm或80mm钢板，最大规格一般不超过80mm，而本专利技术所述钢能够达到400mm的厚度规格，尤其适用于大断面的耐磨钢工件，例如自磨机/半自磨机衬板等，是一种组织性能均匀、成本低廉且具有优异耐磨性的钢种。本专利技术还提供一种高均匀性耐磨钢大规格锻件的制造方法，采用转炉或电炉冶炼，炉外精炼后进行连铸或模铸，铸坯经开坯后装入加热炉中加热，采用热态锻造成型方法制备大规格锻件，锻轧后冷却，获得大规格锻件。进一步地，铸坯经开坯后装入加热炉中，在1150-1220℃温度条件下加热；热态锻造成型的开锻温度为1150℃，终锻温度为950-1050℃。进一步地，锻轧过程中，粗轧轧制1-3道次，精轧轧制1-15道次。进一步地，锻轧后进行空冷或炉冷。为保证整个截面上都转变为马氏体，现有的耐磨钢工件需要经过淬火来获得高硬度、高强度，通常选用冷却能力足够强的淬火介质，例如水、油等淬火介质，以保证工件心部有足够高的冷却速度。但马氏体的脆性很大，加之淬火后钢件内部有较大的淬火内应力，因而不宜直接应用，必须进行回火处理。本专利技术所述方法制备的耐磨工件在极其缓慢的冷却条件下，如空冷或炉冷，仍能得到马氏体/奥氏体组织，对于厚度规格大于400mm的钢板，在空冷条件下，表面及心部硬度均可以达到HB600以上，且板型优良，同时还具备良好的冲击韧性。本专利技术生产工艺简单，价格低廉，而且性能优异，特别适用于大规格耐磨钢工件的制造。采用本专利技术所述钢板材，通过模锻的方式制备大规格断面的工件(断面厚度最大400mm)，锻后空冷即可，不需水冷以及回火处理，且工件的应力小，节省工艺，制备成本低。本专利技术有益效果如下：本专利技术旨在提供一种新型大规格耐磨工件用钢，采用中碳、中锰马氏体钢成分设计思路，其中锰含量为5％左右，采用本专利技术所述的化学成分配方可以大幅降低材料的Ac3温度，同时提高奥氏体的稳定性，在极其缓慢的冷却条件下仍能得到马氏体/奥氏体组织，无需再进行水冷及回火工艺。本专利技术所述钢板的最大厚度规格可达到400mm以上，在空冷条件下，钢的表面及心部硬度均可以达到HB600以上，且板型优良，同时还具备良好的冲击韧性。本专利技术所述新型大规格耐磨工件用钢，钢板厚度规格达到400mm时，在具有较高硬度的前提下还具有较高的韧性，同时组织均匀，心部与表面性能差距小，工件组织致密，钢质纯净，各部位的性能均匀。本专利技术所述钢尤其适用于大断面的耐磨钢工件，例如自磨机/半自磨机衬板等，是一种组织性能均匀、成本低廉且具有优异耐磨性的钢种。本专利技术所述钢板可以采用热态锻造成型方法制备大规格锻件，无需再采用传统的铸造成型方法，避免了原有铸造方法所具有的一系列消极影响，降低了生产成本，减少了资源和能源消耗，减少了环境污染。本专利技术所述的耐磨钢工件锻后空冷即可，不需水冷以及回火处理，且工件的应力小，生产工艺简单，价格低廉，而且钢的性能优异，能够满足大断面工件的性能要求，尤其是具有较高的韧性，特别适用于大规格耐磨钢工件的制造，产品组织及性能均匀性良好，组织主要为针状马氏体及少量残余奥氏体，表面硬度可以达到HB500到HB650，心部硬度不低于表面硬度的90％，室温冲击功可以达到Akv20J/cm2以上。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、附图以及具体实施方式中所特别指出的方法来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术耐磨钢的光学微观组织。图2为本专利技术耐磨钢的XRD图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的实施例可用于阐释本专利技术的原理。本专利技术所涉及大规格高均匀性耐磨钢，所述钢包含的化学成分有C、Mn、Si、Cr、Ni、Mo、S和P，其余为Fe和不可避免的杂质。优选的，C以重量百分比计为0.1-0.6％，碳元素是提高钢的奥氏体稳定性，具有强烈的固溶强化作用。当碳含量较低，则产品的硬度不足；当碳含量过高，则产品韧性较差。本专利技术为大规格高均匀性的耐磨钢，要求工件具有优良的耐磨性能及硬度，考虑与其它各元素之间合理匹配，因此控制碳的含量范围为0.1-0.6wt.％。优选的，Si以重量百分比计为0.30-0.60％，硅是钢中的脱氧元素之一，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大规格高均匀性耐磨钢，其特征在于，所述钢的化学成分以重量百分比计为，C：0.1‑0.6％，Mn：4.0‑6.0％，Si：0.30‑0.60％，Cr：0‑3.0％，Ni：0‑2.0％，Mo：0‑1.0％，S≤0.030％，P≤0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种大规格高均匀性耐磨钢，其特征在于，所述钢的化学成分以重量百分比计为，C：0.1-0.6％，Mn：4.0-6.0％，Si：0.30-0.60％，Cr：0-3.0％，Ni：0-2.0％，Mo：0-1.0％，S≤0.030％，P≤0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述大规格高均匀性耐磨钢，其特征在于，所述钢中的Mn以重量百分比计为4.5-5.5％。3.根据权利要求1所述大规格高均匀性耐磨钢，其特征在于，所述钢中的化学成分以重量百分比计为，Cr：0.5-1.5％，Ni：0.5-1.5％，Mo：0-0.5％。4.根据权利要求1所述大规格高均匀性耐磨钢，其特征在于，所述钢为马氏体钢，其基体组织主要为针状马氏体及少量残余奥氏体。5.根据权利要求1所述大规格高均匀性耐磨钢，其特征在于，所述钢的表面硬度为HB500-65...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁小凯，孙新军，雍岐龙，贾书君，刘清友，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，中联先进钢铁材料技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11