一种基于TRIP效应的颗粒增强型耐磨钢板NM300及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于TRIP效应的颗粒增强型耐磨钢板NM300及其制备方法。该耐磨钢的化学成分及其合金元素质量百分比(wt.％)含量为C：0.10～0.20、Mn：1.75～1.85、Si：1.75～1.85、Al：0.30～0.45、Ti：0.10～0.30、S≤0.008、P≤0.015，余量为Fe和其他不可避免的杂质；制备方法采用真空炉冶炼，锻造后采用TMCP工艺轧制，最后以冷速大于35℃/s冷却到350～450℃模拟卷取，得到组织为M(马氏体)+F(铁素体)+RA(残余奥氏体)或者M+B(贝氏体)+F+RA，Rm≥1000MPa。该基于TRIP效应的颗粒增强耐磨钢板NM300，由较硬的M或B与软相F相互协调，既具有较高强度又能保证良好的韧性，同时TRIP效应硬化和双峰尺度TiC颗粒增强能保证优异耐磨性能，具有良好的实用价值。具有良好的实用价值。具有良好的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于TRIP效应的颗粒增强型耐磨钢板NM300及其制备方法


[0001]本专利技术属于钢铁轧制领域，具体涉及到一种基于TRIP效应的颗粒增强型耐磨钢NM300及其制备方法

技术介绍

[0002]混凝土搅拌车罐体用钢为典型的耐磨钢，因为最初采用强度较低、耐磨性能不足的Q235、Q345普碳钢，所以出现了车体较重使用寿命较短的问题，随后选择强度较高的520JJ，虽然车体重量得到了改善，但是耐磨损性能过低导致罐体使用寿命较短的问题依然需要解决。虽然相关企业尝试用强度更高的620JJ、750JJ来进行罐体材料的升级，但是耐磨性能依然不足以保证其较长的使用寿命，因此面对汽车轻量化以及产品寿命提升的需求，研制出一种低成本更低，强度更高且具有良好耐磨以及加工性能的搅拌车罐体使用耐磨钢板是当下极为迫切的需求。
[0003]对于耐磨钢的研究，传统工艺主要是以离线QT(淬火+回火)工艺即离线调质为核心来生产耐磨钢，还有一部分企业中厚板的生产采用TMCP+T(控轧控冷+回火)的工艺进行耐磨钢的生产。经过调质工艺处理的钢板，由高温奥氏体淬火后得到硬度较高的马氏体组织，再经过回火，马氏体中的过饱和碳元素扩散排出，降低其过饱和度，得到的回火马氏体，既保证其强度和硬度，同时消除部分由于淬火产生的应力，塑韧性也得到提升。TMCP+T(控轧控冷+回火)工艺主要是通过两阶段轧制技术，分别在高温再结晶区域和非再结晶区两阶段控轧，最后通过合理的冷却工艺，得到晶粒较为细小的贝氏体或者马氏体又或者二者混合的组织。最后将TMCP轧制后的钢板再置于加热炉中，在特定温度下保温一段时间空冷，进行回火处理，最终形成强度韧性得到良好匹配的微观组织。对于传统耐磨钢的生产，虽然不同方法均能稳定生产特定牌号的耐磨钢，但是均存在一定的不足，首先传统耐磨钢均加入了较多的价格昂贵的合金元素，导致冶炼成本较高，其次是传统离线生产工艺流程较长，生产工艺复杂，最后就是对在线淬火钢板的板形控制较为困难，导致产品质量不高且生产成本增加。
[0004]目前，对于混凝土搅拌车罐体使用的耐磨钢NM300为了解决生产流程较长的问题，东北大学申请专利技术采用在线淬火+卷罩式退火的工艺，大幅度缩短了生产流程；相对于传统离线淬火+回火的生产工艺，唐山钢铁集团则采取轧后采用≥50℃/s的超快冷技术冷却到较低的200～300℃来保持其高强度，新的超快冷技术和在线淬火的TMCP工艺均为得到较高强度和硬度来保证其耐磨性能，但是在该工艺在较低的200～300℃进行卷取，低温段的高应力对板形控制带来的困难以及对卷取机的卷取能力也具有很高的要求；在新的耐磨钢的生产中宝钢集团采用回火马氏体加少量残余奥氏体的匹配，在高强度和硬度的同残余奥氏体作为软相组织为材料的韧性提供保证，同时在服役过程中TRIP效应的产生能起到“越用越硬”的效果，使得马氏体钢具有较好的塑韧性能。但是这里的韧性提升和软相F存在的钢差距较大。
[0005]因此本专利技术主要针对现有搅拌车罐体所用的耐磨钢NM300存在的生产成本较高、生产流程较长、以及现有TMCP工艺多采用超快冷技术且冷却后仍然需要回火处理来保证产品的可靠性的问题，专利技术了基于TRIP效应和TiC颗粒增强的双重作用的一种新型高强耐磨钢NM300。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要是基于TRIP效应和TiC颗粒增强的双重作用提供的一种低成本，厚度在3～8mm、布氏硬度在≥270HBW的适用于搅拌车罐体的耐磨钢板，解决了该用途耐磨钢生产成本高且强度低、以及耐磨性能不足导致的服役周期较短的问题，同时本专利技术还提供了该耐磨钢板以短流程工艺的制备方法。
[0007]为解决上述在耐磨钢生产上的技术问题，本专利技术提供了一种基于TRIP效应的颗粒增强型耐磨钢板NM300，该耐磨钢的化学成分及其合金元素质量百分比(wt.％)含量为C：0.10～0.20、Mn：1.75～1.85、Si：1.75～1.85、Al：0.30～0.45、Ti：0.10～0.30、S≤0.008、P≤0.015，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0008]进一步地，抗拉强度≥1000MPa，布氏硬度≥270HBW，残余奥氏体含量5～10％。
[0009]进一步地，所述钢板的组织主要为马氏体+铁素体和少量残余奥氏体，或者为马氏体、贝氏体+铁素体和少量残余奥氏体，钢板成品厚度为3～8mm。
[0010]如上所述的基于TRIP效应的颗粒增强型耐磨钢板NM300的制备方法，具体步骤如下：
[0011](1)冶炼和锻造：冶炼过程中精确控制各阶段合金成分及冶炼温度，严格控制P、S、N、O和H元素的含量，采用全程保护浇铸，钢锭锻造成适合轧制的锻坯尺寸50mm
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50mm的方坯；
[0012](2)加热：采用KSL
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1200X电阻加热炉加热，热温度1150
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1200℃，保温时间85
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95min，出炉后去除氧化铁皮；
[0013](3)轧制：对步骤(2)获得的锻坯进行轧制，咬入温度为1050～1100℃，经过7道次轧制，终轧温度为870～900℃，厚度为3～8mm；
[0014](4)冷却：对步骤(3)获得的轧后钢板进行水冷，开冷温度为820～860℃，冷速35～45℃/s，冷却到350～450℃后立刻放进相同温度的加热炉中保温25
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35min模拟卷取过程，然后空冷至室温。
[0015]进一步地，通过在给定范围对冷速和卷取温度的控制，均能生产出该专利技术所述的热轧高强耐磨钢NM300。本专利技术提供的热轧耐磨钢板其厚度为3～8mm，Rm≥1000MPa，主要组织是M(马氏体)或LB(下贝氏体)、F(铁素体)和少量RA(残余奥氏体)。
[0016]本专利技术所述低成本的成分设计主要元素的先择及理由如下：
[0017]C：在本专利技术中选择0.1～0.2％的低C设计，较高的C含量虽然可以很好的保证钢板强度和硬度，但是高C也会带来韧性及焊接性能较差的问题，对于该钢种服役环境中是不希望出现的，若采取极低C设计虽然塑韧性有所提升，但是会造成强度和硬度的不足，耐磨性能使用寿命都会降低；
[0018]Al和Si：高Si高Al的选择，一方面二者皆为铁素体形成元素，有利于形成铁素体的控制，Si能固溶于F中，既保证F的形成又能保证其具有较高的强度。同时Ac3温度的升高，热
加工窗口也得到优化，另一方面是Al和Si均能阻止奥氏体中渗碳体的析出提高RA的稳定性，使成品钢板具有一定量残余奥氏体，在后期服役过程中通过TRIP效应，实现“越用越硬”的效果，来提升产品使用寿命，最后Al作为提高Ms的元素，对中高温卷取的工艺提供了保证作用；
[0019]Ti：Ti元素一般作为微合金元素加入到钢中，固溶于基体，起到细化晶粒增加基体强度的作用，在本专利技术中Ti的添加量为相对较高的0.1～0.3％，高Ti的加入，一方面引入纳米尺度TiC析出作为基体强化，另一方面析出微米及亚微米尺度的TiC作为硬质第二相颗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TRIP效应的颗粒增强型耐磨钢板NM300，其特征在于，该耐磨钢的化学成分及其合金元素质量百分比(wt.％)含量为C：0.10～0.20、Mn：1.75～1.85、Si：1.75～1.85、Al：0.30～0.45、Ti：0.10～0.30、S≤0.008、P≤0.015，余量为Fe和其他不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的基于TRIP效应的颗粒增强耐型磨钢板NM300，其特征在于，抗拉强度≥1000MPa，布氏硬度≥270HBW，残余奥氏体含量5～10％。3.根据权利要求1所述的基于TRIP效应的颗粒增强型耐磨钢板NM300，其特征在于，所述钢板的组织主要为马氏体+铁素体和少量残余奥氏体，或者为马氏体、贝氏体+铁素体和少量残余奥氏体，钢板成品厚度为3～8mm。4.根据权利要求1～3所述的基于TRIP效应的颗粒增强型耐磨钢板NM300的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)冶炼和锻造：冶炼过程中精确控制各阶段合金成分及冶炼温度，严格控制P、S、N、O...

【专利技术属性】
技术研发人员：武会宾，张鹏程，丁超，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：