一种超细晶高韧性耐磨钢及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种超细晶高韧性耐磨钢及其制造方法，该钢的成分按重量百分比计如下：C：0.32

【技术实现步骤摘要】
一种超细晶高韧性耐磨钢及其制造方法


[0001]本专利技术属于金属材料领域，尤其涉及一种超细晶高韧性耐磨钢及其制造方法。

技术介绍

[0002]低合金耐磨钢以回火马氏体为使用组织，其特点是成本低、焊接性良好、韧性优异，是目前使用量最大的耐磨钢。随着用户对耐磨性能提出更高要求，高耐磨性钢得到快速发展，颗粒强化是提升钢耐磨性的技术手段之一。
[0003]颗粒强化耐磨钢思想是在钢基体中引入弥散分布的稳定化合物颗粒，以颗粒高硬度提高钢的耐磨性，研究表明微米级颗粒TiC能够显著增强钢的耐磨性，但高硬度TiC颗粒却恶化钢的冲击韧性。
[0004]相关论文《TiC颗粒强化型马氏体耐磨钢的性能研究[J].钢铁钒钛》对比Hardox450与不同工艺生产的TiC耐磨钢，相同磨损条件下，TiC耐磨钢失重量为Hardox450的70％，但室温冲击韧性较差，仅为11
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14J。
[0005]相关论文《高钛耐磨钢中TiC的析出机理研究》深入研究了TiC影响钢塑韧性的机理，但并没有给出改善的工艺及方法。
[0006]专利文献《一种超硬粒子增强型奥氏体耐磨钢板及其制造方法》(申请号201510917941.6)公开了一种粒子增强型奥氏体耐磨钢板，其化学成分为C：1.10
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1.30；Mn：8.00
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10.00；Si：0.30
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0.60；Cr：0.20
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2.50；Ni：0.20
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2.50；Mo：0.20<br/>‑
0.40；Ti：0.40
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0.80；S≤0.010；P≤0.015，余量为Fe和不可避免的杂质元素。铸坯热轧后经水韧淬火，可以获得弥散于奥氏体基体体积分数为0.5
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1.5％的TiC析出相，颗粒平均尺寸为1
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5μm，。该钢板的屈服强度约为400Pa，抗拉强度约为800MPa，延伸率大于15％，室温冲击功大于50J，材料的耐磨粒磨损性能可达Hardox450的3倍以上。但该成分C含量及合金含量较高，焊接性较差。
[0007]专利文献《TiC粒子增强型复相组织高塑性耐磨钢板及制造方法》(申请号201410742877.8)公开了一种TiC粒子增强耐磨钢，其化学成分为C：0.20
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0.40；Mn：1.00
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2.50；Si：0.80
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1.50；Ni：0.20
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0.60；Mo：0.15
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0.50；Ti：0.40
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0.80；B:0.0005
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0.003；S≤0.005；P≤0.015，此外需添加Cu：0.00～0.50wt％、Cr：0.00～0.80wt％中一种或两种合金元素，余量为Fe和不可避免的杂质元素。热轧板经过热处理可以获得体积分数6
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12％马氏体/奥氏体的复相组织，及一定体积分数的贝氏体，钢板硬度为370
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420HBW，虽然硬度降低，但耐磨性仍然优于Hardox450，且塑韧性较佳。该方法并没有公开TiC耐磨钢的低温韧性，随着使用温度的降低，该钢种的韧性会明显降低。
[0008]专利文献《用于细化TiC颗粒增强型耐磨钢中TiC的方法》(申请号201510921071.X)公开了一种通过控制连铸工艺细化TiC方法，通过调节浇注温度、二冷水量、矫直点温度以及控制板坯结晶器热流密度，可以将TiC颗粒细化至1μm，钢板延伸率从7％提高到11％，室温冲击功从12J提高至20J，冷弯性能满足弯心直径6a，90度合格。该方法成功提高了TiC颗粒增强型耐磨钢塑韧性，但室温冲击功20J难以满足
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20℃寒冷环境使用条件。
[0009]专利文献《一种高强度耐磨钢及其制备方法》(申请号201910124582.7)公开了一种高强度耐磨钢，其化学成分为含C:0.41
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0.59％、Si:0.31
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0.58％、Mn:7.1
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8.9％、P≤0.018％、S≤0.01％、Ti:0.25
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0.35％，Cr:3.60
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5.60％、Zr:0.10
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0.30％，余量为Fe和不可避免的杂质。该钢的组织有10
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20％奥氏体和回火马氏体组成，
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40℃冲击功最高可达220J，但是该钢的屈服强度约为700
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780MPa，在中低冲击磨损条件下，不利于耐磨性能充分发挥，且该钢合金元素含量较高，铸坯质量控制难度较大，焊接性能差。
[0010]可以看到，与低合金耐磨钢相比，上述颗粒强化耐磨钢板的耐磨性均有明显提升，但韧性较差。通过细化TiC颗粒可以提高冲击功，但效果不明显；提高组织奥氏体体积分数需要增加合金元素，不利于焊接性能，且奥氏体体积分数增加会降低钢的屈服强度，削弱钢的耐磨性。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术通过成分与工艺的配合，降低钢Ac3温度，降低淬火加热温度，细化奥氏体晶粒尺寸，将颗粒强化耐磨钢组织晶粒细化至3μm，以此增加高耐磨性钢板的低温冲击功，效果显著。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于克服上述颗粒强化耐磨钢由于引入微米级颗粒造成其冲击韧性较低的问题和不足而提供一种一种超细晶高韧性耐磨钢及其制造方法，细化组织晶粒，提高耐磨板冲击功。
[0013]本专利技术目的是这样实现的：
[0014]一种超细晶高韧性耐磨钢，该钢的成分按重量百分比计如下：C：0.32
‑
0.40％，Si：0.9
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1.7％，Mn：2.5
‑
4.0％，P：≤0.015％，S：≤0.008％，Mo：0.20
‑
0.40％，Ni：1.3
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2.0％，Ti：0.45
‑
0.55％，Als：0.015
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0.05％，N≤0.010％，O≤0.0030％，H≤0.00020％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0015]本专利技术所述耐磨钢钢板厚度≤60mm。
[0016]所述耐磨钢组织为马氏体+残余奥氏体+TiC析出颗粒，优选，TiC析出颗粒平均尺寸为2.5～3.8μm，钢板具有高强度、高硬度、优异的耐磨性能和良好的低温韧性。
[0017]所述残余奥氏体体积百分含量为1.4％～10.3％。
[0018]所述耐磨钢平均晶粒尺寸≤3μm。
[0019]所述耐磨钢
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20℃冲击功≥24J。
[0020]所述耐磨钢板屈服强度为1006～1221MPa，抗拉强度为1319～1497Mpa。
[0021]所述耐磨钢板表面硬度为467～461HBW，心部硬度为448～488HBW，心部硬度不低于表面硬度95％。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超细晶高韧性耐磨钢，其特征在于，该钢的成分按重量百分比计如下：C：0.32
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0.40％，Si：0.9
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1.7％，Mn：2.5
‑
4.0％，P：≤0.015％，S：≤0.008％，Mo：0.20
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0.40％，Ni：1.3
‑
2.0％，Ti：0.45
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0.55％，Als：0.015
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0.05％，N≤0.010％，O≤0.0030％，H≤0.00020％，余量为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种超细晶高韧性耐磨钢，其特征在于，所述马氏体+微量残余奥氏体+TiC析出颗粒。3.根据权利要求2所述的一种超细晶高韧性耐磨钢，其特征在于，所述TiC析出颗粒平均尺寸为2.5～3.8μm。4.根据权利要求2所述的一种超细晶高韧性耐磨钢，其特征在于，所述残余奥氏体体积百分含量为1.4％～10.3％。5.根据权利要求1所述的一种超细晶高韧性耐磨钢，其特征在于，耐磨钢平均晶粒尺寸≤3μm。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：纪汶伯，张涛，林田子，杨颖，张哲，王玉博，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：