易加工增强型耐磨钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种易加工增强型耐磨钢，其含有Fe和不可避免的杂质，其还含有质量百分比如下的下述化学元素：C：0.13～0.21％，Si：0.10～1.00％，Mn：0.80～2.00％，Cr：1.00～2.50％，Cu：0.01～0.40％，Al：0.010～0.10％；以及Mo：0.01～0.80％，Ni：0.01～1.00％，Nb：0.005～0.080％，V：0.01～0.20％，Ti：0.001～0.50％中的至少其中之一。此外，本发明专利技术还公开了上述的易加工增强型耐磨钢的制造方法，其包括步骤：(1)冶炼和铸造；(2)加热；(3)轧制；(4)在线淬火：初次冷却开冷温度为：(Ar3

【技术实现步骤摘要】
易加工增强型耐磨钢及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种钢材及其制造方法，尤其涉及一种耐磨钢及其制造方法。

技术介绍

[0002]耐磨钢具有高强度、高耐磨性能的特点，其性能相当优异，可以有效应用于采矿、农业、水泥生产、港口、电力以及冶金等领域中，制造如推土机、装载机、挖掘机、自卸车及抓斗、堆取料机等机械产品，具有广阔的应用前景。
[0003]在现有技术中，当前耐磨钢主要通过添加适量的碳及合金元素，并配合离线淬火+回火热处理工艺进行生产，目前应用最为普遍的为马氏体耐磨钢。这种类型的耐磨钢均通过增加碳含量并加入适量的合金元素，如铬、钼、镍、钒、硼等，充分利用热处理后相变强化等方法，来提高耐磨钢的力学性能。
[0004]然而，此类耐磨钢往往由于其自身的强硬度较高会导致机械加工、形成性能差，这是低合金高强度耐磨钢普遍存在一个较明显的问题，在机械切割、钻孔、弯曲等方面对加工设备要求较高，给用户带来较大的困难。
[0005]基于此，针对现有耐磨钢的不足和缺陷，本专利技术期望获得一种易加工增强型耐磨钢，相较于现有的耐磨钢，其强硬度不高，会给用户的机械加工带来较大便利；在实际使用过程中，此种易加工增强型耐磨钢的耐磨性能却要高于同硬度级别的低合金耐磨钢。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种易加工增强型耐磨钢，该易加工增强型耐磨钢在具有优异力学性能的同时，还具有优异的机械加工性、热稳定性和焊接性能，其实现了高强硬度和高韧性的匹配，具有优异的机械加工性能，并在实际使用过程中具有优异的耐磨性能，拥有十分良好的推广前景和应用价值。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种易加工增强型耐磨钢，其含有Fe和不可避免的杂质，其还含有质量百分比如下的下述化学元素：
[0008]C：0.13～0.21％，Si：0.10～1.00％，Mn：0.80～2.00％，Cr：1.00～2.50％，Cu：0.01～0.40％，Al：0.010～0.10％；以及Mo：0.01～0.80％，Ni：0.01～1.00％，Nb：0.005～0.080％，V：0.01～0.20％，Ti：0.001～0.50％中的至少其中之一。
[0009]进一步地，在本专利技术所述的易加工增强型耐磨钢中，其各化学元素质量百分比为：
[0010]C：0.13～0.21％，Si：0.10～1.00％，Mn：0.80～2.00％，Cr：1.00～2.50％，Cu：0.01～0.40％，Al：0.010～0.10％；以及Mo：0.01～0.80％，Ni：0.01～1.00％，Nb：0.005～0.080％，V：0.01～0.20％，Ti：0.001～0.50％中的至少其中之一；余量为Fe和不可避免的杂质。
[0011]在本专利技术的上述技术方案中，本专利技术采用了合理的化学成分设计，其成分设计简单且合理，其科学设计了碳及合金元素的含量，通过合金元素的细化强化作用配合控制轧制和冷却工艺的细化、强化效果，使获得的耐磨钢具有优异的力学性能(如高强度，高硬
度)、机械加工性、热稳定性、耐腐蚀性和焊接性能。
[0012]在本专利技术中，本专利技术的易加工增强型耐磨钢以添加C、Si元素和Mn、Cr合金元素为主，并可以根据需要适当添加Mo、Ni等贵金属元素，其可以在确保钢材性能的同时，控制较低的合金成本。
[0013]在本专利技术所述的易加工增强型耐磨钢中，各化学元素的设计原理如下所述：
[0014]C：在本专利技术所述的易加工增强型耐磨钢中，C是耐磨钢中最基本、最重要的元素，添加适量的C元素可以提高钢材的强度和硬度，进而提高钢材的耐磨性。但需要注意的是，C元素同时会对钢材的韧性和焊接性能产生不利影响，因此，需要合理控制钢中C元素含量。基于此，考虑到C元素含量对于耐磨钢性能的影响，在本专利技术所述的易加工增强型耐磨钢中，将C元素的质量百分比控制在0.13～0.21％之间。
[0015]Si：在本专利技术所述的易加工增强型耐磨钢中，Si可以固溶在铁素体和奥氏体中，进而可以提高它们的硬度和强度，然而Si元素含量过高时也会导致钢材的韧性急剧下降。同时，结合考虑到硅与氧的亲和力比铁强，在焊接时很容易产生低熔点的硅酸盐，增加熔渣和熔化金属的流动性，影响焊缝质量，因此钢中Si元素含量不宜过多。基于此，在本专利技术所述的易加工增强型耐磨钢中，将Si元素的质量百分比控制在0.10～1.00％之间。
[0016]Mn：在本专利技术所述的易加工增强型耐磨钢中，添加适量的Mn元素可以强烈地增加钢材的淬透性，降低钢材的转变温度和钢的临界冷却速度。但需要注意的是，钢中Mn元素含量不宜过高，当钢中Mn元素含量过高时，不仅有使晶粒粗化的倾向，还会增加钢的回火脆敏感性，而且很容易导致铸坯中出现偏析和裂纹，降低钢板的性能。基于此，在本专利技术所述的易加工增强型耐磨钢中，将Mn元素的质量百分比控制在0.80～2.00％之间。
[0017]Cr：在本专利技术所述的易加工增强型耐磨钢中，Cr元素可以降低临界冷却速度、提高钢的淬透性。Cr在钢中可以形成(Fe，Cr)3C、(Fe，Cr)7C3和(Fe，Cr)
23
C7等多种碳化物，其可以有效提高钢材的强度和硬度。此外，需要说明的是，钢中添加适量的Cr可以在回火时阻止或减缓碳化物的析出与聚集，从而提高钢材的回火稳定性。基于此，考虑到Cr元素的有益效果，在本专利技术所述的易加工增强型耐磨钢中，可以将Cr元素的质量百分比控制在1.00～2.50％之间。
[0018]Cu：在本专利技术所述的易加工增强型耐磨钢中，Cu元素在钢中主要以固溶态和单质相沉淀析出状态存在，固溶的Cu可以起到固溶强化作用；由于Cu在铁素体中的固溶度随温度降低迅速减小，因而在较低温度下，以过饱和固溶的Cu能够以单质形式沉淀析出，从而起到析出强化作用。此外，钢中添加适量的Cu元素时，还可以显著提高钢的抗大气腐蚀能力，特别是当Cu元素与P元素共存时，效果特别显著。基于此，在本专利技术所述的易加工增强型耐磨钢中，将Cu元素的质量百分比控制在0.01～0.40％之间。
[0019]Al：在本专利技术所述的易加工增强型耐磨钢中，Al元素能够和钢中的N元素形成细小难溶的AlN颗粒，细化钢的晶粒。钢中添加适量的Al元素可以有效细化钢的晶粒，固定钢中的N和O，以减轻钢对缺口的敏感性，减小或消除钢材的时效现象，并提高钢材的韧性。基于此，在本专利技术所述的易加工增强型耐磨钢中，将Al元素的质量百分比控制在0.010～0.10％之间。
[0020]Mo：在本专利技术所述的易加工增强型耐磨钢中，添加适量的Mo可以有效细化晶粒，提高钢材的强度和韧性。Mo在钢中存在于固溶体相和碳化物相中，因此，含Mo钢同时具有固溶
强化和碳化物弥散强化的作用。此外，Mo还是减小回火脆性的元素，钢中添加适量的Mo元素，还可以提高材料的回火稳定性。基于此，在本专利技术所述的易加工增强型耐磨钢中，将Mo元素的质量百分比控制在0.01～0.80％之间。
[0021]Ni：在本专利技术所述的易本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种易加工增强型耐磨钢，其含有Fe和不可避免的杂质，其特征在于，其还含有质量百分比如下的下述化学元素：C：0.13～0.21％，Si：0.10～1.00％，Mn：0.80～2.00％，Cr：1.00～2.50％，Cu：0.01～0.40％，Al：0.010～0.10％；以及Mo：0.01～0.80％，Ni：0.01～1.00％，Nb：0.005～0.080％，V：0.01～0.20％，Ti：0.001～0.50％中的至少其中之一。2.如权利要求1所述的易加工增强型耐磨钢，其特征在于，其各化学元素质量百分比为：C：0.13～0.21％，Si：0.10～1.00％，Mn：0.80～2.00％，Cr：1.00～2.50％，Cu：0.01～0.40％，Al：0.010～0.10％；以及Mo：0.01～0.80％，Ni：0.01～1.00％，Nb：0.005～0.080％，V：0.01～0.20％，Ti：0.001～0.50％中的至少其中之一；余量为Fe和不可避免的杂质。3.如权利要求1或2所述的易加工增强型耐磨钢，其特征在于，其各化学元素质量百分比满足：C：0.15～0.21％，Si：0.10～0.80％，Mn：1.00～2.00％，Cr：1.10～2.20％，Cu：0.05～0.40％，Al：0.010～0.080％。4.如权利要求1或2所述的易加工增强型耐磨钢，其特征在于，其各化学元素质量百分比满足：C：0.15～0.21％，Si：0.15～0.70％，Mn：1.10～1.90％，Cr：1.10～2.00％，Cu：0.05～0.35％，Al：0.015～0.075％。5.如权利要求1或2所述的易加工增强型耐磨钢，其特征在于，其各化学元素质量百分比满足：C：0.15～0.21％，Si：0.15～0.65％，Mn：1.15～1.85％，Cr：1.15～2.00％，Cu：0.10～0.35％，Al：0.015～0.070％。6.如权利要求1或2所述的易加工增强型耐磨钢，其特征在于，在不可避免的杂质中，P≤0.030％，并且/或者S≤0.010％。7.如权利要求1或2所述的易加工增强型耐磨钢，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红斌，丁建华，刘自成，苗雨川，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：