本发明专利技术属于铁基合金技术领域，特别涉及一种低合金超高强度工程机械用耐磨钢及其制备方法，本发明专利技术耐磨钢的化学成分按质量百分比为：C：0.20～0.40%，Si：0.40～0.90%，Mn：0.8～2.0%，Cr：1.00～2.50%，Mo：0.30～0.60%，V：≤0.08%，Ti：≤0.04%，S：≤0.004%，P：0.004～0.008%，B：≤0.002%，N：0.002～0.005%，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术的耐磨钢通过将合理的化学成分和大变形轧制工艺相结合，具有合金元素含量低、强度高、韧性好、成本低、耐磨性好等特点，适用于工程机械、矿山设备及水泥设备等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铁基合金
，特别涉及。
技术介绍
工程机械是矿山开采和各类工程施工用设备(如钻机、电铲、电动轮翻斗车、挖掘机、装载机、推土机、各类起重机及煤矿液压支架等)的总称。在工程机械产品成本构成中，钢材的成本是最重要的部分，全部钢材占总成本的约30%。用于工程机械地钢材一般要求高强度以及高耐磨性能。低合金超高强度钢是在调质结构钢的基础上发展起来的，主要合金元素是锰、铬、 娃、镍、招、f凡等，其合金元素总量不超过5%,碳含量一般在O. 27-0. 50%ο在钢中加入少量的多种合金元素，使钢固溶强化并提高钢的淬透性与马氏体回火稳定性。应用比较广泛的是美国的AISI4349和4130等低合金超高强度钢。而国内应用广泛的主要是瑞典奥克隆德的HARDOX系列、日本JFE的JFE-EH系列耐磨钢及高锰钢等。AISI4349、HARDOX系列等钢都是通过改进冶炼工艺、开发超细晶技术来提高钢的纯度和强度，使成本大幅度增加，目前，AISI4349的价格为18000元/吨，12mm厚的HARD0X400钢板价格为19000元/吨左右。这些钢在工程应用中容易磨损，尤其是接触岩石、矿料等受摩擦、撞击、冲刷的结构，因更换频繁而使用户成本增加。随着工程机械向高参数化、大型化、轻量化发展，对工程机械构件材料的强韧性、耐磨性和焊接性的要求更为突出。从而促进了工程机械用钢的开发和生产不断向更高强度级别、更优的综合性能方向发展。因此，开发一种综合性能良好、成本低廉的低合金超高强度工程机械用耐磨钢对于工程机械地发展具有重大意义。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了，通过将合理的化学成分和轧制工艺相结合，获得的耐磨钢具有合金元素含量低、强度高、韧性好、成本低、耐磨性好等特点，适用于工程机械、矿山设备及水泥设备等。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案一种低合金超高强度工程机械用耐磨钢，通过配料、冶炼、浇注、轧制和热处理的步骤制造，其中，所述耐磨钢的化学成分按质量百分比为c:0. 20 0.40%，Si :0. 40 O. 90%, Mn :0. 8 2. 0%, Cr :1. 00 2. 50%, Mo :0. 30 O. 60%, V :彡 O. 08%, Ti :彡 O. 04%,S :彡 O. 004%, P 0. 004 O. 008%, B :彡 O. 002%, N 0. 002 O. 005%，其余为 Fe 和不可避免的杂质；其中所述轧制步骤是采用至少两步大变形轧制，每步压下量为30-59%。所述耐磨钢的力学性能范围为抗拉强度Rm为1700 2000MPa ;屈服强度Rpa2为1390 1600MPa ;断后伸长率A5不小于9% ;断面收缩率Z不小于38% ;在24°C时的纵向冲击功Akv2不小于21J ;在_401时的纵向冲击功Akv2不小于21J ;洛氏硬度值HRC不小于40 ；布氏硬度值HBW不小于450。所述耐磨钢的化学成分按质量百分比为C :0. 33 O. 34%，Si :0. 47 O. 78%，Mn :1. 57 I. 61%, Cr :1. 24 2. 18%, Mo :0. 44 O. 45%, V :0. 048 O. 073%, Ti :0. 019 O. 026%, S :彡 O. 004%, P 0. 004 O. 008%, B :彡 O. 002%, N 0. 002 O. 005%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。所述的耐磨钢的使用状态的金相组织为具有钒钛碳氮化物和微小碳化物析出粒子的回火马氏体组织。一种低合金超高强度工程机械用耐磨钢的制造方法，该制造方法包括配料、冶炼、浇注、轧制和热处理步骤，其中， (I)配料以下化学成分按质量百分比配料C 0. 20 O. 40%, Si 0. 40 O. 90%、Mn 0. 8 2. 0%、Cr :L 00 2. 50%、Mo 0. 30 O. 60%、V ^ O. 08%、Ti ^ O. 04%、S (O. 004%、P 0. 004 O. 008%、B :≤O. 002%、N :0. 002 O. 005%，其余为 Fe 和不可避免的杂质；(2)浇注将浇注成的板坯加热至1230°C 1300°C并保温I 2. 5小时；(3)轧制采用两阶段控轧，第一阶段在1050°C 1150°C开始进行粗轧，中间坯温度控制在950°C 1050°C，粗轧累计压下率至少40%，第二阶段在900°C 980°C进行精车L，终轧温度控制在850°C 900°C，精轧累计压下率至少30% ；(4)热处理板坯轧制成钢板后直接进行淬火处理，并在200°C 350°C回火I 2小时，然后空冷至室温，得到所述低合金超高强度工程机械用耐磨钢。在所述轧制步骤中，粗轧累计压下率为50飞0%，精轧累计压下率为3(Γ52%。精轧后的钢板的厚度为12 20mm。本专利技术的主要化学成分含量及主要作用如下碳是有效控制马氏体性能，影响钢强度、硬度、韧性及淬透性的主要因素。碳含量过高会使热处理后的高碳马氏体硬度高，但韧性低，并且热处理容易产生裂纹；而碳含量过低会使钢的淬透性不足，硬度过低，耐磨性不足。因此，本专利技术要求碳含量在O. 20 O. 40%之间。硅是钢中重要的合金元素，能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比，还可以提高钢在氧化性介质中的耐蚀性，提高钢的耐热性。由于硅为非碳化物形成元素，在回火保温过程中，不至于大量析出，使得奥氏体可以富碳稳定至室温，因此，硅具有显著提高第一回火脆性温度的作用，随着硅含量的增加，使钢可以在较低温度进行回火，在强度基本不变的情况下，保证良好的塑性；但是如果硅含量过高，会使钢的热轧性能和表面镀覆性能恶化，产生较多的表面缺陷等。因此，本专利技术控制硅含量在O. 40 O. 90%之间。锰在钢中是较常用的元素，是良好的脱氧剂和脱硫剂，一定量的锰，能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能。锰还可以降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。因此，本专利技术要求锰含量在O. 8 2. 0%之间。铬在钢中的主要作用是提高铸钢的淬透性，改善淬火变形，同时固溶强化基体组织，提高钢的耐蚀性和耐热性。铬在回火过程中能够阻碍碳化物的析出与聚集，从而提高钢的抗回火稳定性。铬元素的与碳结合，形成较高硬度的颗粒状碳化物，能显著提高钢的硬度，从而提高了耐磨性。因此，本专利技术要求铬含量为I. OO 2. 50%O钥在低合金钢中有除了有相变强化作用外，还可以提高微合金元素在奥氏体中的固溶度，在一定程度上延迟微合金碳氮化物的沉淀析出，使更多的微合金元素保留至较低温度下从铁素体中析出，这样产生的沉淀强化作用更大。因此，本专利技术要求钥含量为O. 30 O. 60%ο钒具有最强的析出强化效果且具有强烈的沉淀强化作用。因此，本专利技术要求钒含量< O. 08%ο钛除了可以细化晶粒、提高淬透性外，还可以起到“固氮护硼”的作用，在含硼的钢中加入适量的钛，由于钛与氮有较强的化学结合力，钛先于硼与氮结合形成氮化钛，从而保护了硼，使硼的淬透作用得以发挥。因此，本专利技术要求钛含量< O. 04%。硫、磷在通常情况下都是钢中有害元素，增加钢的脆性本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低合金超高强度工程机械用耐磨钢，通过配料、冶炼、浇注、轧制和热处理的步骤制造，其特征在于：所述耐磨钢的化学成分按质量百分比为：C：0.20～0.40%，Si：0.40～0.90%，Mn：0.8～2.0%，Cr：1.00～2.50%，Mo：0.30～0.60%，V：≤0.08%，Ti：≤0.04%，S：≤0.004%，P：0.004～0.008%，B：≤0.002%，N：0.002～0.005%，其余为Fe和不可避免的杂质；其中所述轧制步骤是采用至少两步大变形轧制，每步压下量为30?59%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：唐广波，孙浩源，刘爽，刘正东，程杰锋，李权，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：
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