一種高性能經(jīng)濟型耐磨鋼板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋼材生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高性能經(jīng)濟型耐磨鋼板及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 耐磨鋼板廣泛應(yīng)用于高耐磨性能的工程、采礦、建筑、水泥生產(chǎn)、港口、電力以及冶 金等機械產(chǎn)品上，如礦山翻斗車、推土機、裝載機、挖掘機、自卸車及各種礦山機械、抓斗、堆 取料機、輸料彎曲結(jié)構(gòu)等。因此，該種耐磨鋼板要求有較高的硬度，同時要有一定的塑韌性 和良好的焊接性能。目前國內(nèi)的耐磨鋼一般合金含量較高，雖然能滿足硬度的要求，但冷彎 性和焊接方面的性能相對較差，在一定程度上影響了其在不同機械領(lǐng)域上的應(yīng)用。
[0003] 武漢鋼鐵公司發(fā)明專利申請CN101250673A公開了"一種超高強度耐磨鋼及 其生產(chǎn)方法"，該鋼的成分范圍為：C0.10-0. 17 %，Si0.25-0. 50 %，Mn1.20-1.50%， P^ 0. 018 %,S^ 0. 008 %,Cr0. 2〇-〇. 50 %,Ni0. 25-0. 50 %,Mo0.l〇-〇. 40%,Als 0. 02-0. 06%，B< 0. 005%，RE< 150g/噸鋼；該鋼采用控軋+調(diào)質(zhì)的生產(chǎn)工藝，該鋼成分 中不含V，抗拉強度約1300MPa，布氏硬度值HB達到400左右。但是該鋼含有較高的Ni、Mo 等貴重金屬元素，成本相對較高。
[0004] 寶山鋼鐵股份有限公司申請的"耐磨鋼板及其制造方法"專利（申請?zhí)?201010235350. 8)，該鋼的化學成分添加貴重元素V:0. 005-0. 10%。生產(chǎn)工藝采用TMCP工 藝，未進行離線淬火+回火工藝，這樣就直接導致鋼板內(nèi)應(yīng)力無法釋放，容易出現(xiàn)開裂等質(zhì) 量問題。
[0005] 舞陽鋼鐵公司的發(fā)明專利申請CN101451220A公開了"一種高強度耐磨板及其 制備方法"和以及發(fā)明專利申請CN101451218A公開了 "一種調(diào)質(zhì)型耐磨鋼及其熱處理方 法"，其成分分別為：C0.12-0. 16%，Si0.10-0. 70%，Mn0.90-1. 50%，P彡 0.020%， S^ 0. 010 %,Cr0. 20-0. 70 %,Ni0. 05-0. 30 %,V0. 03-0. 08%,NbO. 01-0. 06 %,Mo 0. 10-0. 50%,Ti0. 01-0. 06%,A1 0.02-0. 08%,B0. 0005-0. 0030%；C0.14-0.18%, Si0. 20-0. 40 %,Mn1. 20-1. 40 %,P^ 0. 015 %,S^ 0. 005%,CrO. 5〇-〇. 70 %,Ni 0. 40-0. 55%,V0. 03-0. 08%,Nb0. 02-0. 03%,Ti0. 015-0. 030%,Mo0. 4〇-〇. 50%,A1 0.02-0. 045%，B0.0015-0. 0030% ;兩個專利申請中均添加了不同含量的Nb、Ni、Mo、V等 貴金屬元素，大大增加了生產(chǎn)成本。
[0006] 因此，尋找一種低成本、高性能的耐磨鋼板是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高性能經(jīng)濟型耐磨鋼板， 滿足用戶對耐磨鋼板表面布氏硬度為HBW430-480的要求，同時具備良好冷彎性能和焊接 性能的高性能低成本需要。
[0008] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述鋼板的制備方法。
[0009] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0010] -種高性能經(jīng)濟型耐磨鋼板，該鋼板按重量百分比由以下成分組成：C: 0. 20-0. 30 %,Si：1. 60-1. 80 %,Mn：0. 3〇-〇. 60 %,P^ 0. 015 %,S^ 0. 010 %,Ti： 0-0? 030%、Cr:0? 20-0. 50%、Ni:0-0? 30%、M〇 :0? 05-0. 20%、B:0? 0010-0. 0030%，其余為 Fe和不可避免的夾雜。
[0011] 在上述高性能經(jīng)濟型耐磨鋼板中，在保證產(chǎn)品硬度、冷彎性能和焊接性能的前提 下，為了將成本控制在更低的水平，作為一種優(yōu)選實施方式，所述鋼板按重量百分比由以下 成分組成：C:0? 20-0. 27%、Si:1. 65-1. 80%、Mn:0? 35-0. 60%、P彡 0? 015%、S彡 0? 005%、 (>:0.25-0.50%、]\1〇:0.05-0.20%、8 :0.0010-0.0030%，其余為？6和不可避免的夾雜。在 該優(yōu)選的鋼板成分配比中不含有Ti和Ni。
[0012] 在上述高性能經(jīng)濟型耐磨鋼板中，在保證產(chǎn)品硬度、冷彎性能和焊接性能的前提 下，如果即要控制成本還要保證產(chǎn)品晶粒得到更好地細化，作為一種優(yōu)選實施方式，所述 鋼板按重量百分比由以下成分組成：c:0? 20-0. 27%、Si:1. 65-1. 80%、Mn:0? 35-0. 60%、 P彡 0. 015%、S彡 0. 005%、Ti:0. 005-0. 015%、Cr:0. 25-0. 50%、Mo:0. 05-0. 20%、B: 0. 0010-0. 0030%，其余為Fe和不可避免的夾雜。
[0013] 本發(fā)明鋼板成分設(shè)計的原理及其各成分的作用如下：
[0014] 碳：作為最主要的固溶強化元素，對馬氏體鋼的強度和硬度起決定性的作用；此 外，碳還顯著提高鋼的淬透性。本發(fā)明鋼的碳含量范圍為0. 20~0. 30%，對應(yīng)的布氏硬度 (HBW)范圍為430-480。碳含量低于0.19%，硬度不能滿足該硬度范圍的要求；碳含量高于 0. 31 %，則鋼的韌性和焊接性能惡化。
[0015] 硅：鋼中脫氧元素之一，同時具有較強的固溶強化作用，對提高鋼的硬度、耐磨性 效果明顯，考慮到經(jīng)濟性，硅含量控制在1. 60-1. 80%。
[0016] 錳：明顯提高鋼的淬透性，同時具有一定的固溶強化作用。但Mn含量較高時，其在 鑄坯中的偏析傾向增加，鋼的回火脆性敏感性增大，另外對焊接性能不利?；谏鲜鲈?， 本發(fā)明鋼Mn含量范圍控制為0. 30-0. 60%。
[0017] 磷和硫：鋼中雜質(zhì)元素，顯著降低塑韌性和焊接性能，其含量應(yīng)分別控制在 0? 015%和 0? 010% 以內(nèi)。
[0018] 鈦：本發(fā)明鋼中可以加入少量Ti，是為了形成納米級尺寸的TiN粒子，其可以 細化鑄坯加熱過程中奧氏體晶粒。Ti含量優(yōu)選應(yīng)控制在0. 005-0. 015wt%范圍內(nèi)，低于 0. 005wt%所形成TiN數(shù)量稀少，細化晶粒作用變??；高于0. 03wt%將形成微米級尺寸的液 析TiN，不僅無法細化晶粒作用，而且對鋼板韌性有害。另外，在保證產(chǎn)品硬度、冷彎性能和 焊接性能的前提下，如還需進一步降低成本，則可以不加入鈦。
[0019] 鉻：提高鋼的淬透性和耐大氣腐蝕性能，但較高的Cr將降低焊接性能，應(yīng)控制在 0? 2-0. 50%以內(nèi)。
[0020] 鎳：提高鋼的淬透性，明顯改善低溫韌性，提高鋼的抗大氣腐蝕性能。但其價格高， 增加生產(chǎn)成本，因此本發(fā)明優(yōu)選的不添加鎳元素。
[0021] 鉬：顯著提高鋼的淬透性，減少回火脆性，提高鋼的耐延遲斷裂性能。Mo含量低于 0.05%時，難以起到上述作用，超過0.20%時，作用效果達到飽和，且成本較高。因此，本發(fā) 明鋼Mo含量范圍為0. 05-0. 20%。
[0022] 硼：加入微量B即可顯著提高淬透性，但硼含量超過0.003%后上述作用飽 和，而且還可能形成各種對熱加工性能和韌性不利的含B析出相，因此硼含量應(yīng)控制在 0? 0010-0. 003wt%范圍內(nèi)。
[0023] -種上述鋼板的制備方法，依次包括冶煉、澆鑄、板坯裝爐、板坯加熱、乳制以及熱 處理工序，其中：
[0024] 在所述熱處理工序中，首先進行淬火處理，然后進行回火處理。
[0025] 在上述制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，在所述板坯裝爐工序中，所述板坯采 用溫裝，入爐時所述板坯表面溫度為180-300°C(比如190 °C、210 °C、250 °C、280 °C、295°C)。 本發(fā)明采用板坯溫裝的目的主要是為了防止冷坯入爐加熱速度快導致板坯開裂等質(zhì)量問 題。
[0026] 在上述制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，在所述板坯加熱工序中，所述板坯加 熱溫度為 1160 ~1240°C(比如 1170°C、1190°C、1200°C、1220°C、1235°C)，均熱時間不少 于60min(比如65min、70min、75min、85min);更優(yōu)選地，所述板還加熱時間按8-10min/cm， 以保證鋼坯燒勻燒透。
[0027] 在上述制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，在所述軋制工序中，包括粗軋和精 軋兩個階段，所述粗軋在 1000°C以上（比如 1020-1100°C、1050-1120°C、1080-1140°C、 1100-1180°C、1150-1200°C、1180-1250°C)條件下進行完全再結(jié)晶軋制，粗軋共軋制3-9 道次（比如4道次、6道次、7道次、8道次），所述粗軋階段鋼坯展寬完畢，最后三個道次的 單道次壓下率彡15% (比如16%、17%、18%、20%、24% )，粗軋后中間鋼坯的厚度為成品 鋼板厚度的3-4倍；所述精軋的開軋溫度為880-980°C(比如885°C、900°C、910°C、920°C、 940°C、960°C、970°C)，精軋共軋制5-11道次（