低成本高淬透性HB450级中厚板耐磨钢板及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种低成本高淬透性HB450级中厚板耐磨钢板及制造方法，其化学元素成分及其重量百分比为：C：0.24～0.29％、Si：1.4～1.6％、Mn：3.7～4％、Ni：0.38～0.42％、Mo：0.20～0.35％、V：0.15～0.25％、P≤0.010％、S≤0.005％，满足0.4％≤V+Mo≤0.56％，其余为Fe及不可避免的夹杂，且钢板的厚度为20～70mm。该耐磨钢板淬透性好，组织性能均匀，残余应力小，避免耐磨钢重复高温加热可能带来的微裂纹源，应用过程中出现开裂的风险显著降低，抗拉强度达1250MPa以上，布氏硬度420以上。

Low cost and high hardenability HB450 grade medium plate wear resistant steel plate and its manufacturing method

The invention discloses a low cost and high hardenability HB450 grade plate wear-resistant steel plate and a manufacturing method. The chemical element composition and its weight percentage are C:0.24 to 0.29%, Si:1.4 to 1.6%, Mn:3.7 to 4%, Ni:0.38 to 0.42%, Mo:0.20 0.35%, V:0.15 to 0.25%, P less than 0.010%, S less than 0.005%. The foot is 0.4% or less than V+Mo, and the rest is Fe and unavoidable inclusion, and the thickness of the steel plate is 20 ~ 70mm. The wear-resistant steel plate has good hardenability, uniform microstructure and properties, small residual stress, and the micro crack source which may be caused by repeated high temperature heating of wear resistant steel. The risk of cracking is significantly reduced in the application process, tensile strength is above 1250MPa and Brinell hardness is above 420.

【技术实现步骤摘要】
低成本高淬透性HB450级中厚板耐磨钢板及制造方法
本专利技术属于耐磨钢制造领域，具体涉及一种低成本高淬透性HB450级中厚板耐磨钢板及制造方法。
技术介绍
耐磨钢是重要的基础材料之一，广泛应用于矿山机械、煤炭采运、工程机械、建材、电力机械、铁路运输等领域，按金相组织分类，分为奥氏体型耐磨钢、马氏体型耐磨钢和贝氏体型耐磨钢，其中马氏体耐磨钢一般采用Mn、Mo、Cr、Ni等元素合金化，有时也添加Nb、V、Ti等微合金元素，通过淬火+回火得到以马氏体为主的组织，在实际应用中显示出了优良综合力学性能。然而在钢铁行业严峻的市场竞争及资源日益匮乏的形势下，采用离线淬火+回火的工艺路线生产的马氏体耐磨钢虽组织性能满足产品要求，但其未能充分利用轧后余热，且工艺路线较长，能源消耗大，生产成本较高，在钢铁行业朝着短流程、低能耗的方向发展的背景下，市场竞争力不强。中国专利技术专利申请(公开号为CN101676425A)公开了一种高强度马氏体耐磨钢，其化学成分按重量百分比计为：0.1％≤C≤0.2％，0.5％≤Si≤1.0％，1.0％≤Mn≤2.0％，P≤0.009％，S≤0.004％，Al≤0.03％，0.02％≤Nb≤0.04％，0.02％≤Ti≤0.03％，0.015％≤V≤0.060％，0.0015％≤B≤0.0020％，其余为Fe以及其它不可避免的杂质。本专利技术专利申请高强度马氏体耐磨钢生产工艺为：转炉或电炉冶炼-真空炉二次精炼-铸坯或铸锭-钢坯或钢锭再加热-TMCP+快速冷却工艺-钢板，本专利技术高强度马氏体耐磨钢具有极高的强度、硬度、韧性以及耐磨性，但快速冷却后的钢板可能由于冷速不均导致钢板存在较大的内应力，未经回火可能限制韧性。中国专利技术专利申请(公开号CN107513661A)公开了一种具有耐腐蚀性能耐磨钢板及其生产方法，钢板化学成分组成及质量百分含量为：0.18％≤C≤0.23％，0.60％≤Si≤0.80％，1.20％≤Mn≤1.60％，P≤0.010％，S≤0.002％，0.85％≤Cr≤1.15％，0.25％≤Mo≤0.35％，0.60％≤Al≤0.80％，0.20％≤Ni≤0.30％，0.04％≤V≤0.06％，余量为Fe和不可避免的杂质；钢板生产方法包括冶炼+连铸、电渣重熔、加热、轧制、扩氢、淬火、回火工序。本专利技术通过对钢板化学成分调整，结合合适的冶炼、加热、轧制、热处理等工艺技术，生产的钢板力学性能优良，耐腐蚀性能也显著提高，但该钢不仅采用淬火+回火的工艺路线，还需电渣重熔，生产成本较高。中国专利技术专利申请(公开号CN1109919A)提供了一种低合金耐磨钢，其成分重量百分比为：C：0.5～0.6％，Si：0.9～1.2％，Mn：1.4～1.7％，Cr：1.35～1.60％，Mo：0.3～0.5％，V：0.05～0.10％，Ti：0.03～0.06％，Re：0.02～0.04％，强度和耐磨性均较好，但大量添加提高淬透性的合金元素，成本较高，C、Si含量高易产生淬火裂纹，添加稀土元素与目前提倡的节约资源相违背。可见，现有技术中低合金马氏体耐磨钢存在生产成本较高、工艺流程长的现实难题，因此有必要进行新的合金化设计，优化生产工艺，降低生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种能提高淬透性、降低能源消耗的低成本HB450级中厚板耐磨钢板及制造方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：低成本高淬透性HB450级中厚板耐磨钢板，其特征在于：其化学元素成分及其重量百分比为：C：0.24～0.29％、Si：1.4～1.6％、Mn：3.7～4％、Ni：0.38～0.42％、Mo：0.20～0.35％、V：0.15～0.25％、P≤0.010％、S≤0.005％，满足0.4％≤V+Mo≤0.56％，其余为Fe及不可避免的夹杂，且钢板的厚度为20～70mm。各元素含量控制的机理及作用如下：1)C是提高材料耐磨性能最廉价的元素，也是钢中合金元素形成碳化物必不可少的元素，随着含碳量的增加，硬度、强度和耐磨性提高，但塑韧性和焊接性能降低。综合考虑，C重量百分含量为0.24～0.29％即可，优选0.26～0.28％。2)Si可缩小奥氏体相区，在碳含量较低的情况下，Si可显著降低钢的临界冷却速度，使最终产物形成细化的马氏体组织。在常见的固溶元素中，Si仅次于P，固溶于铁素体和奥氏体中，可提高它们的硬度和强度，Si可降低碳在铁素体中的扩散速度，使回火时析出的碳化物不易聚集，提高回火稳定性。Si可减少摩擦发热时的氧化作用，提高钢的冷变形硬化率和耐磨性，硅锰钢的耐磨性随Si含量的增加而提高。综合考虑，Si重量百分含量为1.4～1.6％为宜，优选1.55～1.56％。3)Mn是最经济的提高淬透性的元素，可显著降低钢的Ar1温度、奥氏体的分解速度和马氏体转变温度，锰还可显著降低钢的临界淬火速度，与Fe无限固溶能提高硬度和强度。但Mn含量若太高，会增加钢的回火脆性，综合考虑，Mn重量百分含量为3.7～4％为宜，优选3.91～3.96％。4)Ni可提高淬透性，与Mo结合时，淬透性更优，Ni既可以提高钢的强度，又可使韧性保持极高的水平，综合考虑，Ni重量百分含量为0.38～0.42％为宜，优选0.41～0.42％。5)Mo显著抑制贝氏体和铁素体转变，在调质态低合金耐磨钢中，Mo能细化晶粒，同时增加抗腐蚀能力，Mo固溶于铁素体和奥氏体时，可使C曲线右移，提高淬透性，另外，Mo还能避免钢在400～500℃左右回火时出现的脆化现象(第二类回火脆性)，提高回火稳定性，使得钢在较高的温度下回火时，更有效地消除或降低残余应力，综合考虑，Mo重量百分含量为0.20～0.35％，优选0.25～0.34％。6)V在钢中主要是碳化物形式存在，主要作用是细化钢的组织和晶粒，提高钢的综合性能，V增加淬火钢的回火稳定性，并产生二次硬化效应。在调质钢中主要是提高钢的强度和屈强比，细化晶粒，降低过热敏感性。综合考虑，V重量百分含量为0.15～0.25％，优选0.20～0.21％。7)P、S是钢中有害的杂质元素，钢中P易在钢中形成偏析，降低钢的韧性和焊接性能，S已形成塑性硫化物，使钢板产生分层，恶化钢板性能，故P、S含量越低越好，综合考虑，将钢的P、S含量为P≤0.010％，S≤0.005％。8)多元少量合金元素对淬透性的影响明显大于单一合金的影响，同时添加V和Mo比单独添加Mo元素对淬透性的提高作用更大，尽管前者总量少于后者。因此，本专利技术中要求V+Mo≥0.35％，主要是为了充分发挥协同作用，但由于已经添加了3％～3.3％的Mn，V+Mo过高，会造成元素的富余，提高了生产成本，因此综合考虑，0.4％≤V+Mo≤0.56％，优选0.45～0.55％。还提供一种如权利要求1所述低成本高淬透性HB450级中厚板耐磨钢板制造方法，包括以下步骤：1)冶炼、铸造按所述成分及重量百分比混合均匀形成铁水，然后将铁水经深脱S处理，再用RH真空系统精炼钢水，最后铸造成铸坯；2)加热将铸坯加热至1200～1250℃、并保温160～190min；3)轧制轧制工艺采取TMCP工艺，开轧温度1100～1160℃，精轧开轧温度900～940℃，终轧780～810℃，末三道次累计压下率20～4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低成本高淬透性HB450级中厚板耐磨钢板，其特征在于：其化学元素成分及其重量百分比为：C：0.24～0.29％、Si：1.4～1.6％、Mn：3.7～4％、Ni：0.38～0.42％、Mo：0.20～0.35％、V：0.15～0.25％、P≤0.010％、S≤0.005％，满足0.4％≤V+Mo≤0.56％，其余为Fe及不可避免的夹杂，且钢板的厚度为20～70mm。

【技术特征摘要】
1.一种低成本高淬透性HB450级中厚板耐磨钢板，其特征在于：其化学元素成分及其重量百分比为：C：0.24～0.29％、Si：1.4～1.6％、Mn：3.7～4％、Ni：0.38～0.42％、Mo：0.20～0.35％、V：0.15～0.25％、P≤0.010％、S≤0.005％，满足0.4％≤V+Mo≤0.56％，其余为Fe及不可避免的夹杂，且钢板的厚度为20～70mm。2.根据权利要求1所述低成本高淬透性HB450级中厚板耐磨钢板，其特征在于：所述C的重量百分比优选为0.26～0.28％。3.根据权利要求1所述低成本高淬透性HB450级中厚板耐磨钢板，其特征在于：所述Si的重量百分比优选为1.55～1.56％。4.根据权利要求1所述低成本高淬透性HB450级中厚板耐磨钢板，其特征在于：所述Mn的重量百分比优选为3.91～3.96％。5.根据权利要求1所述低成本高淬透性HB450级中厚板耐磨钢板，其特征在于：所述Ni的重量百分比优选为0.41～0.42％。6.根据权利要求1所述低成本高淬透性HB450级中厚板耐磨钢板，其特征在于：所述Mo的重量百分比优选为0.25～0.34...

【专利技术属性】
技术研发人员：何亚元，尹云洋，习天辉，蔡珍，陆在学，杜明，王世森，马玉喜，李德发，
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