[发明专利]高强度耐磨钢板及其制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种工程机械用高强度耐磨钢板及其制备方法。

(二)背景技术

随着国民经济建设的发展，市场对高强耐磨钢的需求日益增大，特别是煤矿机械、工程机械、水电、桥梁等行业。现有的高强耐磨钢多为调质钢，主要用于制造100吨以上矿车底板、挖掘机铲斗等部件。但目前的耐磨钢一般只能满足硬度上的要求，强度和韧性方面的性能则较差，在使用过程容易出现脆断等问题。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度耐磨钢板，硬度分布均匀，具有好的强韧匹配性，以及良好的焊接性能，钢板厚度的范围为8～60mm。

本发明采用的技术方案如下：

高强度耐磨钢板，钢板的化学成分组成(以重量百分比计)如下：

C 0.14～0.21％，Si 0.15～0.50％，Mn 0.90～1.50％，P≤0.020％，S≤0.010％，Ni0.05～0.80％，Cr 0.20～0.70％，V 0.03～0.08％，Nb 0.01～0.060％，Al 0.02～0.08％，Mo 0.01～0.50％，Ti 0.010～0.060％，B 0.0005～0.0030％，其余为Fe和不可避免的杂质。

较好的，所述高强度耐磨钢板的各化学成分组成如下：

C 0.14～0.16％，Si 0.20～0.40％，Mn 1.25～1.35％，P≤0.015％，S≤0.005％，Ni0.10～0.20％，Cr 0.35～0.45％，V 0.045～0.055％，Nb 0.020～0.030％，Al0.020～0.040％，Mo 0.25～0.35％，Ti 0.010～0.020％，B 0.0020～0.0030％，其余为Fe和不可避免的杂质。

所述的高强度耐磨钢板，钢板布氏硬度值为235～289，屈服强度不小于625MPa。

本发明钢板采用的化学成分设计，碳当量低(0.45～0.55％)，焊接性能好；加入的贵重金属含量少，成本低；合金成分设计合理，能在低碳、低碳当量的条件下确保钢板淬透性；钢板整体具有良好的耐磨性、强韧匹配性以及焊接性能。

其中，各化学成分及含量在本发明中的作用是：

C 0.14～0.16％：碳对钢的强度、低温冲击韧性、焊接性能产生显著影响。碳含量过低会使NbC生成量降低，影响控轧效果，也会增大冶炼控制难度；碳含量过高，又会影响钢的焊接性能以及耐大气腐蚀能力。

Si 0.20～0.40％：在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，硅和钼、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，超过0.5％时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。

Mn 1.25～1.35％：锰成本低廉，能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；但锰量过高，会减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

P≤0.015％，S≤0.005％：在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性。磷使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏；硫降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。

Ni0.10～0.20％：镍能提高钢的强度，同时也增强钢的塑性和韧性，因此对于耐磨钢，应在强度和硬度间取合理平衡点。

V 0.045～0.055％：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。

Nb0.020～0.030％：铌的加入是为了促进钢轧制显微组织的晶粒细化，可同时提高强度和韧性，在钼存在条件下，铌可在控轧过程中有效的细化显微组织，并通过析出强化提高淬透性。铌可降低钢的过热敏感性及回火脆性。焊接过程中，铌、硼原子的偏聚及析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化，并保证焊接后得到比较细小的热影响区组织，改善焊接性能。

Ti 0.010～0.020％：可形成细小的钛的碳、氮氧化物颗粒，在板坯再加热过程中可通过阻止奥氏体晶粒的粗化而得到较为细小的奥氏体显微组织。钛的氮化物颗粒的存在可抑制焊接热影响区的晶粒粗化。钛可同时提高基体金属和焊接热影响区的低温韧性，阻止了游离氮对钢的淬透性产生的不利影响。

Al 0.020～0.040％：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。