一种残余奥氏体增韧耐磨钢及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种残余奥氏体增韧耐磨钢及其制造方法，该钢的成分按重量百分比计如下：C：0.31％～0.39％、Si：0.6％～1.20％、Mn：1.80％～2.60％、P≤0.010％、S≤0.003％、Mo：0.22％～0.42％、Ni：1.5％～2.2％、Cr：0.7％～1.5％、Ti：0.45％～0.55％、Als：0.015％～0.045％，N≤0.0060％，H≤0.0020％，余量为铁和不可避免的杂质；制造方法，包括铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、模铸或连铸、加热和轧制；应用本发明专利技术生产的钢板屈服强度达1005～1078MPa，抗拉强度达1389～1487Mpa，表面硬度达458～479HBW，心部硬度达425～471HBW，心部硬度不低于表面硬度的90％。硬度不低于表面硬度的90％。硬度不低于表面硬度的90％。

【技术实现步骤摘要】
一种残余奥氏体增韧耐磨钢及其制造方法


[0001]本专利技术属于金属材料领域，尤其涉及一种残余奥氏体增韧耐磨钢及其制造方法。

技术介绍

[0002]当前我国耐磨钢年使用量约为30万吨，其中主要为低合金马氏体耐磨钢，这种钢板的特点是成本低、焊接性佳、综合性能优秀。随着我国工业体系整体升级换代，对基础材料的性能要求不断提高。工程机械设备制造商对耐磨钢性能提出了更高的要求，高耐磨性钢板得到了快速发展，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]检索到的相关专利和文献如下：
[0005]相关专利文献1：专利申请号为201410742877.8的中国专利技术专利公开了“TiC粒子增强型复相组织高塑性耐磨钢板及制造方法”，此专利公开了一种残余奥氏体体积分数6
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12％的TiC强化耐磨钢，其化学成分为：C：0.20～0.40％、Si：0.80～1.50％、Mn：1.00～2.50％、Ti：0.40～0.80％、Ni：0.20～0.60％、Mo：0.15～0.50％、B：0.0005～0.003％、P≤0.015％、S≤0.003％，此外需添加Cu：0.00～0.05％、Cr：0.00～0.80％至少一种元素，余量为Fe和不可避免的杂质元素；提出了生产TiC强化耐磨钢的方法，耐磨性优于HB450，其不足在于：此耐磨钢的室温冲击功＞20J，随着温度降低，冲击功会降低，低温冲击性能不佳。
[0006]相关专利文献2：专利申请号为201510962051.7的中国专利技术专利公开了“一种厚规格高耐磨性钢板及其制造方法”，此专利公开了一种残余奥氏体体积分数为10
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20％的耐磨钢板，其化学成分为：C：0.12～0.32％、Si：1.23～1.29％、Mn：3.9～4.62％、Cr：0.51～0.91％、Ni：0.51～1.51％、Mo：0.30～0.40％、V：0.05～0.2％、P≤0.03％、S≤0.03％、余量为Fe和不可避免的杂质元素；提出利用在线淬火配分工艺生产出40
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400mm心表硬度差＜5％的耐磨钢板，其不足在于：此生产方法要求钢板轧后终冷到150
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250℃后立即进入热处理炉进行配分，而这样的生产衔接在当前生产流程中难以实现或者难以批量生产。
[0007]相关文献1：梁小凯等.TiC颗粒强化型马氏体耐磨钢的性能研究[J].钢铁钒钛，2017,38(1):49
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53.该文献对比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。
[0008]相关文献2：吕殿雷.高钛耐磨钢中TiC的析出机理研究[D].北京：中国石油大学，2017.该文献深入研究了TiC影响钢塑韧性的机理，但并没有给出改善的工艺及方法。
[0009]综上所述，现有技术对TiC高耐磨钢的低温冲击韧性研究尚有不足，通常采用离线热处理的方式进行钢板生产，生产效率不高。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于克服上述问题和不足而提供一种残余奥氏体增韧耐磨钢及其
制造方法。按照本专利技术钢的化学成分及生产工艺要求生产的产品具有优异的耐磨性能和良好的冲击性能，生产方法效率高，促进TiC颗粒强化耐磨钢在市场中的推广和应用。
[0011]本专利技术通过高Ti成分设计形成大量弥散分布TiC颗粒提高钢的耐磨性，利用Mn、Ni和Cr元素提高奥氏体稳定性，使轧后经过冷却的钢板在缓慢降温过程中同时进行马氏体相变和碳配分，提高钢板残余奥氏体含量，充分释放残余应力，增加钢板的韧性。
[0012]一种残余奥氏体增韧耐磨钢，该钢的成分按重量百分比计如下：C：0.31％～0.39％、Si：0.6％～1.20％、Mn：1.80％～2.60％、P≤0.010％、S≤0.003％、Mo：0.22％～0.42％、Ni：1.5％～2.2％、Cr：0.7％～1.5％、Ti：0.45％～0.55％、Als：0.015％～0.045％，N≤0.0060％，H≤0.0020％，余量为铁和不可避免的杂质。
[0013]进一步，所述残余奥氏体增韧耐磨钢中Mn+Ni/2+2Cr/5≥3.2％
[0014]进一步，所述耐磨钢钢板显微组织为马氏体+残余奥氏体+TiC析出相，优选TiC颗粒平均尺寸为1.0～1.9μm，残余奥氏体体积百分比为10％～14％，钢板具有超高强度、高硬度、优异的耐磨性能和良好的低温韧性。
[0015]所述耐磨钢屈服强度为1005～1078Mpa，抗拉强度为1389～1487MPa。所述耐磨钢
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20℃低温冲击性能＞24J。所述耐磨钢表面硬度为458～479HBW，心部硬度为425～471HBW，心部硬度不低于表面硬度的90％。所述耐磨钢相对耐磨性为同硬度级别低合金耐磨钢1.8～1.9倍。
[0016]本专利技术成分设计理由如下:
[0017]C：具有较强的固溶强化作用，能够保证钢板的强度和硬度，此外C可以与Ti形成高硬度TiC析出，一方面微米级的TiC颗粒能够增强钢板的耐磨性能，另一方面，TiC析出相能够阻碍加热过程晶粒长，并且抑制轧制过程钢的再结晶，促进晶粒细化。由于Ti与C的结合会消耗部分固溶C，因此C含量不宜过低；但C的增加不利于韧性和焊接性能。本专利技术认为C含量控制在0.31％～0.39％较为适宜。
[0018]Si：具有一定的固溶强化作用，本专利技术Si的主要作用为抑制碳化物的析出，在轧制及降温过程中抑制C在奥氏体中的扩散，随着马氏体相变进行，C原子能够大量地扩散至奥氏体中，增加残余奥氏体含量，但Si含量过高不利于韧性，并且会造成严重的裂纹倾向。本专利技术认为Si含量控制在0.6％～1.2％较为适宜。
[0019]Mn、Cr、Ni：均是固溶强化元素，能够提高钢的强度，同时降低奥氏体相变温度，提高奥氏体稳定性，通过控制Mn、Cr、Ni元素，控制马氏体相变于合适的温度区间，为C原子充分扩散配分提供保障；但Mn、Cr为易偏析元素，含量过高会造成钢坯偏析严重，Ni价格较贵，本专利技术控制Mn含量为1.80％～2.60％、Cr含量为0.7～1.5％、Ni含量为1.5～2.2％、Mn+Ni/2+2Cr/5≥3.2％。
[0020]P、S为有害杂质元素；对于超高强钢，过高的P会导致延迟裂纹风险增大，S含量增加会促进夹杂物的生成和长大，导致裂纹源的出现，它们均低温韧性有明显的不利影响，本专利技术控制P≤0.010％，S≤0.003％。
[0021]Mo：能够强烈增加钢的淬透性，推迟贝氏体转变，稳定奥氏体，本专利技术控制Mo为0.22％～0.42％。
[0022]Ti：是强碳化物形成元素，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种残余奥氏体增韧耐磨钢，其特征在于，该钢的成分按重量百分比计如下：C：0.31%～0.39%、Si：0.6%～1.20%、Mn：1.80%～2.60%、P≤0.010%、S≤0.003%、Mo：0.22%~0.42%、Ni：1.5%~2.2%、Cr：0.7%~1.5%、Ti：0.45%～0.55%、Als：0.015%～0.045%，N≤0.0060%， H≤0.0020%， Mn+Ni/2+2Cr/5≥3.2%，余量为铁和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的种残余奥氏体增韧耐磨钢，其特征在于，所述耐磨钢中Mn+Ni/2+2Cr/5≥3.2%。3.根据权利要求1所述的种残余奥氏体增韧耐磨钢，其特征在于，所述耐磨钢显微组织为马氏体+残余奥氏体+TiC析出相。4.根据权利要求3所述的种残余奥氏体增韧耐磨钢，其特征在于，所述残余奥氏体体积百分比为10%～14%。5.根据权利要求3所述的种残余奥氏体增韧耐磨钢，其特征在于，所TiC析出相平均尺寸为1~1.9μm。6.根据权利要求1所述的种残余奥氏体增韧耐磨钢，其...

【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：