一种硬度在HB550～600的含V-Ti耐磨钢及生产方法技术

一种硬度在HB550～600的含V

【技术实现步骤摘要】
一种硬度在HB550～600的含V
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Ti耐磨钢及生产方法


[0001]本专利技术涉及一种工程机械用耐磨钢及生产方法，具体属于一种硬度在HB550～600的含V
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Ti耐磨钢及生产方法。

技术介绍

[0002]高硬度耐磨钢应用领域非常广泛，如采矿、建筑、水泥生产、港口、电力以及冶金等机械产品上，目的在于减缓机械部件的磨损消耗率、延长因磨损而发生失效的时间。
[0003]高硬度是提高耐磨材料抗磨损性能的前提。国外先进耐磨钢品种主要有瑞典的SSAB的HARDOX系列、SB系列，德国迪林根V系列和蒂森克努伯XRA系列，日本的JFE
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EH系列以及芬兰的RAEX系列等，硬度不超过HB500。
[0004]耐磨钢生产加工工艺更加灵活，通过适当的加工工艺可以获得奥氏体、马氏体、贝氏体或复合组织，使其具有更好的耐磨性和综合应用性能。其中奥氏体、贝氏体或复合组织耐磨钢存在合金含量高、生产工艺复杂、组织不易控制和组织不均匀等缺点，低合金马氏体耐磨钢具有明显优势，一、合金含量较低，一般低合金钢为3％
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5％，主要合金元素包括Ni、Cr、Mo、Mn、Si、B、Nb、V、Ti等，易于推广应用；二、采用多元素复合合金化获得淬硬态组织，可在较大范围内控制硬度和韧性的匹配关系,综合性能较好，一般硬度大于400HB，冲击韧性值可达20
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40J；三、通过合金化提高淬透性，可使不同尺寸工件淬透，甚至可以得到空冷马氏体组织，简化了热处理工艺；四、马氏体耐磨钢加工工艺更加灵活，可铸、可锻、也可轧制生产。因而马氏体耐磨钢有广阔的应用前景和重要的推广价值。
[0005]在现有马氏体耐磨钢生产技术中，提高硬度的方法与提高强度的方法基本相同，然而钢板硬度与强度呈正比关系，即当硬度高于HB500级时，会导致钢板塑韧性急剧下降，耐磨性能难以相应提高，且加工性能恶化。其主要原因在于钢板化学成分和微观组织结构控制方法不能解决硬度和其它性能的矛盾问题。
[0006]在化学成分设计方面，为了提高耐磨钢的硬度，一般是采用提高C含量并添加大量的合金元素，如Ni、Mo、Cr、Mn、Si、W等。但大多数合金元素又会损害耐磨钢的韧性和塑性。
[0007]在微观组织结构方面，目前高硬度耐磨钢的微观组织均为马氏体组织，当C含量较高时，中高碳马氏体微观结构表征为片状结构的比例显著提高，但这会致塑性和韧性急剧恶化。因此，高硬度马氏体型耐磨钢必须严格控制C元素和其它合金元素的添加，由此造成的硬度较低问题必须通过其它方式解决。
[0008]V
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Ti微合金化方法，其从理论上讲可以通过基体中第二相析出的方式，降低高硬度耐磨钢对C元素和其它合金元素的依赖程度，且能改善马氏体微观组织结构，从而在提高耐磨钢硬度的同时减少对其韧性和塑性的损害。但是，这种方式取决于第二相析出的数量、尺寸、形态及析出过程。V
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Ti微合金化耐磨钢基体中V
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Ti第二相析出过程十分复杂，从凝固到铸坯加热、轧制和冷却、热处理，每个工艺环节都会影响V
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Ti的析出行为，对最终状态的耐磨钢板基体中的第二相数量、尺寸、形态以及马氏体微观结构产生严重影响，甚至会使性能恶化。
[0009]中国专利号为ZL 201910643283.4和ZL 202110351110.2均提出以两阶段控制轧制
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在线淬火
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离线淬火
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低温回火为主要特征的工艺方法，控制微合金元素的碳氮化物在马氏体基体上析出，其主要目的在于通过第二相抑制晶粒长大从而提高母材和焊接热影响区韧性，从结果来看，由于第二相的尺寸未能充分细化，即直径10nm左右的第二相占总析出量的数量较小，只能起到一定程度的抑制晶粒长大作用，而没有显著的提高强度和硬度的作用，不能满足某些工程应用，需要进一步优化设计工艺方法提高纳米尺寸析出相的数量，从而进一步提高强度的硬度。
[0010]本专利技术针对V
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Ti微合金化高硬度马氏体耐磨钢成分、组织设计特点以及性能要求，开发了一种低温回火马氏体基体中V
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Ti析出的控制方法，最大限度获得纳米尺寸的V
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Ti析出相，提高了该耐磨钢的强韧性和焊接性能，满足了耐磨钢的应用需求。

技术实现思路

[0011]本专利技术在于克服现有技术存在的不足，提供一种V、Ti析出相尺寸细化至5～15nm，纳米级析出相占总析出量的40～50％，抗拉强度≥1900MPa，硬度在HB550～600,延伸率A≥7％,
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40℃冲击功≥30J，合金元素简单的含V
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Ti耐磨钢及生产方法。
[0012]实现上述目的的措施：
[0013]一种硬度在HB550～600的含V
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Ti耐磨钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.25～0.45％，Mn：0.80～1.20％，Gr+Mo：0.55～0.95％，V+Ti：0.25～0.44％，P≤0.015％，S≤0.0025％，N≤0.0045％，O≤0.0015％，其余为Fe及不可避免的杂质；金相组织为回火马氏体，尺寸在5～15nm的含V+Ti析出相占总析出量的40～50％。
[0014]优选地：所述V+Ti的重量百分比含量在0.28～0.39％。
[0015]优选地：所述Gr+Mo的重量百分比含量在0.59～0.89％。
[0016]优选地：所述Mn的重量百分比含量在0.86～1.13％。
[0017]一种硬度在HB550～600的含V
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Ti耐磨钢的方法，其步骤：
[0018]1)经转炉冶炼后进行LF精炼，控制LF炉渣量在12～17kg/t钢水，控制炉渣碱度在6～10，控制渣中FeO+MnO总含量在0.50～1.20％，泡沫渣厚度50～62mm，精炼结束时控制钢水中的S≤0.0025％；
[0019]2)进行RH真空处理，其间：控制真空度≤67Pa，处理时间在15～20min，真空处理结束时控制钢水中N≤0.0045％，O≤0.0015％；
[0020]3)连铸成坯：控制钢水过热度在5～15℃，结晶器冷却强度在2.5～3.5L/min
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mm，二冷区的比水量控制在1.12～1.35kg/t；
[0021]4)铸坯加热：铸坯加热温度控制在1230～1285℃，加热时间按照1～1.3min/mm铸坯厚度控制；
[0022]5)进行再结晶区粗轧：其开始轧制温度在1025～1120℃，变形速率在2～4s
‑1，累计压下率在25～40％；
[0023]6)进行未再结晶区精轧：控制终轧温度在940～955℃，末三道次累积压下率控制在30～40％；
[0024]7)进行冷却，控制开冷温度在890～930℃，冷却速率在65～85℃/s；
[0025]8)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬度在HB550～600的含V
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Ti耐磨钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.25～0.45％，Mn：0.80～1.20％，Gr+Mo：0.55～0.95％，V+Ti：0.25～0.44％，P≤0.015％，S≤0.0025％，N≤0.0045％，O≤0.0015％，其余为Fe及不可避免的杂质；金相组织为回火马氏体，尺寸在5～15nm的含V+Ti析出相占总析出量的40～50％。2.如权利要求1所述的一种硬度在HB550～600的含V
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Ti耐磨钢，其特征在于：所述V+Ti的重量百分比含量在0.28～0.39％。3.如权利要求1所述的一种硬度在HB550～600的含V
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Ti耐磨钢，其特征在于：所述Gr+Mo的重量百分比含量在0.59～0.89％。4.如权利要求1所述的一种硬度在HB550～600的含V
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Ti耐磨钢，其特征在于：所述Mn的重量百分比含量在0.86～1.13％。5.生产如权利要求1所述的一种硬度在HB550～600的含V
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Ti耐磨钢的方法，其步骤：1)经转炉冶炼后进行LF精炼，控制LF炉渣量在12～17kg/t钢水，控制炉渣碱度在6～10，控制渣中FeO+MnO总含量在0.50～1.20％，泡沫渣厚度50～62mm，精炼结束时控制钢水中的S≤0.0025％；2)进行RH真空处理，其间：控制真空度≤67Pa，处理时间在15～20min，真空处理结束时控制钢水中N≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德发，刘亮，江晓莉，周斌军，王洪新，丁林，
申请(专利权)人：皖西学院，
类型：发明
国别省市：