一种高强耐磨复合钢板及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高强耐磨复合钢板，其包括基板层和单面或双面复合于基板层上的复合层；所述基板层为碳钢层，所述复合层为中锰钢层，所述复合层中Mn元素的含量为5.00～10.00wt.％。此外，本发明专利技术还公开了一种上述的高强耐磨复合钢板的制造方法，包括步骤：(1)制得碳钢层板坯和中锰钢层板坯；(2)组坯；(3)加热：加热温度为1150‑1250℃，保温1‑3小时；(4)复合轧制：开轧温度为1120～1220℃，终轧温度为1050～1200℃，控制压下率≥50％；(5)轧后冷却。本发明专利技术所述的高强耐磨复合钢板强硬度高、韧性佳，高耐磨性，综合性能优异。

A High Strength and Wear Resistant Composite Steel Plate and Its Manufacturing Method

The invention discloses a high-strength and wear-resistant composite steel plate, which comprises a composite layer of a substrate layer and a single or double-sided composite layer on a substrate layer; the substrate layer is a carbon steel layer, the composite layer is a medium manganese steel layer, and the content of Mn element in the composite layer is 5.00-10.00wt. In addition, the invention also discloses a manufacturing method of the above-mentioned high-strength and wear-resistant composite steel plate, which includes: (1) producing carbon steel layer slab and medium manganese steel layer slab; (2) group slab; (3) heating: heating temperature is 1150 1250 and holding time is 1 3 hours; (4) composite rolling: starting rolling temperature is 1120 1220 finishing rolling temperature is 1050 and controlling reduction ratio (> 50%); (5) cooling after rolling. \u3002 The high-strength wear-resistant composite steel plate has high hardness, good toughness, high wear resistance and excellent comprehensive performance.

【技术实现步骤摘要】
一种高强耐磨复合钢板及其制造方法
本专利技术涉及一种钢板及其制造方法，尤其涉及一种高强耐磨复合钢板及其制造方法。
技术介绍
高锰钢在低、中冲击磨损应力条件下加工硬化能力发挥不足使其耐磨性较低。与高锰钢相比，中锰钢在冲击载荷作用小时，其加工硬化速度快，可迅速形成高硬度的稳定硬化层，抗冲击磨料磨损的能力大幅度提高，但由于其自身强硬度较低不能应用在需要承重的关键结构耐磨件上，在实际应用过程中容易变形而导致部件失效。通常，中锰钢采用铸造方式生产，然而，存在铸锭内部质量差、缺陷多，使用过程中易出现开裂的缺点，并且大幅降低产品的使用寿命，增加使用成本，不利于产品市场推广。基于此，期望获得一种钢板，该钢板将高锰钢与低合金高强钢复合，既可以提高材料的强硬度，又可以避免中锰钢受力过程中发生严重变形的缺陷，使得该钢板能够大幅提高材料的综合性能，增加材料使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种高强耐磨复合钢板，该高强耐磨复合钢板强硬度高、韧性佳，耐磨性能优异，综合性能优异，具有广泛的应用范围。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种高强耐磨复合钢板，其包括基板层和单面或双面复合于基板层上的复合层；所述基板层为碳钢层，所述复合层为中锰钢层，所述复合层中Mn元素的含量为5.00～10.00wt.％。。在本专利技术所述的技术方案中，采用轧制复合方式获得的高强耐磨复合钢板，使其既具有基板层的优异的力学性能(如强硬度高)，避免了复合层加工硬化前强硬度较低、容易变形的缺点，又发挥了复合层的高耐磨特点，使得复合钢板具有优异的综合性能，有益于工程上的广泛应用。此外，采用轧制复合有利于降低复合层(中锰钢)钢板厚度，减少材料用量，降低材料成本。进一步地，在本专利技术所述的高强耐磨复合钢板中，所述碳钢层的化学元素质量百分比为：C：0.10～0.25wt.％；Si：0.10～1.00wt.％；Mn：0.40～2.00wt.％；Cr：0.01～2.00wt.％；Mo：0.01～1.00wt.％；Ni：0.01～2.00wt.％；Nb：0.001～0.080wt.％；B：0.0005～0.0040wt.％；Al：0.010～0.080wt.％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。本案中所述的高强耐磨复合钢板中的碳钢层的各化学元素的设计原理如下所述：C：碳是耐磨钢中最基本、最重要的元素，通过固溶强化和析出强化提高钢的强度和硬度，但碳的质量百分比过多则会降低韧性和塑性。因此，在本专利技术所述的高强耐磨复合钢板中将碳钢层的C的质量百分比控制在0.10～0.25％。Si：适当质量百分比的硅是钢中有益脱氧剂，能与钢中钙、铝一起形成易于上浮的钙铝硅酸盐夹杂物，提高钢质纯净度。硅固溶在铁素体和奥氏体中提高它们的硬度和强度，然而当硅的质量百分比过高时，会导致钢的韧性急剧下降，因此，在本专利技术所述的高强耐磨复合钢板中控制碳钢层的Si的质量百分比在0.10～1.00％。Mn：在本专利技术所述的技术方案中，添加Mn有利于提高钢的淬透性，因而，将Mn的质量百分比控制在0.40～2.00％。Cr：铬可以提高钢的淬透性，并提高钢的强度和硬度。此外，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。因而，在本专利技术所述的高强耐磨复合钢板中控制碳钢层的Cr的质量百分比在0.01～2.00％。Mo：钼可以细化晶粒，提高钢强度和韧性。同时，钼是减小回火脆性的元素，可以提高回火稳定。因而，在本专利技术所述的高强耐磨复合钢板中将碳钢层的Mo的质量百分比控制在0.01～1.00％。Ni：镍具有明显降低冷脆转变温度的作用，但镍的质量百分比过高易导致钢板表面氧化皮难以脱落，并且添加过多的镍使得生产成本显著增加。因而，控制本专利技术所述的高强耐磨复合钢板的碳钢层的Ni质量百分比在0.01～2.00％。Nb：铌通过晶粒细化提高钢的强度和韧性，因而，在本专利技术所述的技术方案中，控制碳钢层的Nb的质量百分比在0.001～0.080％。B：硼增加钢的淬透性，但硼的质量百分比过高将导致热脆现象，影响钢的焊接性能及热加工性能，因此，在本专利技术所述的高强耐磨复合钢板中控制碳钢层的B的质量百分比在0.0005～0.0040％。Al：铝和钢中氮能形成细小难溶的AlN颗粒，细化钢的晶粒。此外，铝可细化钢的晶粒，固定钢中的氮和氧，减轻钢对缺口的敏感性，减小或消除钢的时效现象，并提高钢的韧性，因此，在本专利技术所述的高强耐磨复合钢板中控制碳钢层的Al的质量百分比在0.010～0.080％。需要说明的是，在本专利技术所述的高强耐磨复合钢板中的杂质不利于钢板的性能提升，同时也会降低钢板的质量以及其使用寿命，然而，对杂质的控制过严将大幅增加生产成本。综合上述考虑，在本专利技术所述的高强高硬复合钢板中对碳钢层的不可避免的杂质例如P、S、N、H以及O控制在：P<0.030％；S<0.010％；N≤0.0080％；O≤0.0080％；H≤0.0004％。进一步地，在本专利技术所述的高强耐磨复合钢板中，所述碳钢层的化学元素还具有0＜V≤0.080wt.％和0＜Ti≤0.060wt.％的至少其中之一。进一步地，在本专利技术所述的高强耐磨复合钢板中，所述碳钢层中的各化学元素还满足下列各式的至少其中之一：0.20％≤(Cr/5+Mn/6+50B)≤0.55％，0.10％≤(Mo/3+Ni/5+2Nb)≤0.42％和0.02％≤(Al+Ti)≤0.12％。上述各式中，各元素代表相对应元素的质量百分含量。进一步地，在本专利技术所述的高强耐磨复合钢板中，所述碳钢层的微观组织为马氏体+残余奥氏体。进一步地，在本专利技术所述的高强耐磨复合钢板中，所述碳钢层的抗拉强度≥1200MPa，延伸率≥14％，布氏硬度≥400HB，-40℃夏比V型纵向冲击功≥60J。进一步地，在本专利技术所述的高强耐磨复合钢板中，所述中锰钢层的化学元素质量百分比为：C：0.80～1.50wt.％；Si：0.20～1.50wt.％；Mn：5.00～10.00wt.％；Cr：0.01～3.00wt.％；Mo：0.01～1.00wt.％；Ti≤0.060％；Al：0.010～0.080wt.％；余量为Fe和不可避免的杂质。本案中所述的高强耐磨复合钢板中的中锰钢层的各化学元素的设计原理如下所述：C：碳是耐磨钢中最基本、最重要的元素，通过固溶强化和析出强化提高钢的强度和硬度，在本专利技术所述的高强耐磨复合钢板中控制中锰钢层中的碳的质量百分比在0.80～1.50％。Si：适当硅是钢中有益脱氧剂，能与钢中钙铝一起形成易于上浮的钙铝硅酸盐夹杂物，提高钢质纯净度。硅固溶在铁素体和奥氏体中提高它们的硬度和强度，然而硅的质量百分比过高会导致钢的韧性急剧下降。因而，在本专利技术所述的高强耐磨复合钢板的中锰钢层中控制Si的质量百分比在0.20～1.50％。Mn：锰提高钢的淬透性，在本专利技术所述的高强高硬复合钢板的中锰钢层中控制Mn的质量百分比在5.00～10.00％。Cr：铬可以提高钢的淬透性，并提高钢的强度和硬度。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。因而，在本专利技术所述的高强耐磨复合钢板的中锰钢层中控制Cr的质量百分比在0.01～3.00％。Mo：钼可以细化晶粒，提高钢强度和韧性。同时，钼是减小回火脆性的元素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强耐磨复合钢板，其包括基板层和单面或双面复合于基板层上的复合层；其特征在于，所述基板层为碳钢层，所述复合层为中锰钢层，所述复合层中Mn元素的含量为5.00～10.00wt.％。

【技术特征摘要】
1.一种高强耐磨复合钢板，其包括基板层和单面或双面复合于基板层上的复合层；其特征在于，所述基板层为碳钢层，所述复合层为中锰钢层，所述复合层中Mn元素的含量为5.00～10.00wt.％。2.如权利要求1所述的高强耐磨复合钢板，其特征在于，所述碳钢层的化学元素质量百分比为：C：0.10～0.25wt.％；Si：0.10～1.00wt.％；Mn：0.40～2.00wt.％；Cr：0.01～2.00wt.％；Mo：0.01～1.00wt.％；Ni：0.01～2.00wt.％；Nb：0.001～0.080wt.％；B：0.0005～0.0040wt.％；Al：0.010～0.080wt.％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。3.如权利要求1所述的高强耐磨复合钢板，其特征在于，所述碳钢层的化学元素还具有0＜V≤0.080wt.％和0＜Ti≤0.060wt.％的至少其中之一。4.如权利要求1所述的高强耐磨复合钢板，其特征在于，所述碳钢层中的各化学元素还满足下列各式的至少其中之一：0.20％≤(Cr/5+Mn/6+50B)≤0.55％；0.10％≤(Mo/3+Ni/5+2Nb)≤0.42％；0.02％≤(Al+Ti)≤0.12％。5.如权利要求1所述的高强耐磨复合钢板，其特征在于，所述碳钢层的微观组织为马氏体+残余奥氏体。6.如权利要求1所述的高强耐磨复合钢板，其特征在于，所述碳钢层的抗拉强度≥1200MPa，延伸率≥14％，布氏硬度≥400HB，-40℃夏比V型纵向冲击功≥60J。7.如权利要求1-6中任意一项所述的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红斌，袁向前，焦四海，姚连登，梁晓军，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31