[发明专利]一种耐磨钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，特别涉及到一种耐磨用钢及其生产技术方法。

背景技术

随着机械设备的运转速度和强度越来越高，许多工件和设备由于磨损而迅速失效，造成的材料浪费和经济损失相当惊人，耐磨材料的发展已成为影响现代生产效率的重要因素。耐磨钢广泛地应用于冶金、矿山、建材、电力、铁路和军事等各个部门中，如挖掘机斗齿、球磨机衬板、破碎机颚板、破碎壁、轧臼壁、拖拉机履带板、风扇磨冲击板和铁路道岔等等。目前生产的耐磨钢综合性能较低，如较早的高锰耐磨钢，需要在强烈的冲击载荷或挤压载荷下受力表面被加工硬化，硬度提高才具有较好的耐磨性，其使用范围较窄；一些低合金耐磨钢因为碳当量较高而不利于焊接使用，且大都需要进行离线热处理，存在生产能耗大、生产效率低等问题，如以下几个专利：

北京科技大学申请的名为“一种低合金超高硬度耐磨钢板生产工艺方法”，专利申请号为200910090637.3，提供一种高硬度的耐磨钢，其含有C0.20～0.25％，Cr0.70～1.40％，淬火温度为950～900℃，然后进行100～400℃回火，回火时间20～180min，使其生产成本较高。

武汉钢铁集团公司申请的一名为“一种超高强度耐磨钢及其生产方法”，公开号为CN 101250673A的专利，提供一种抗拉强度为1300Mpa左右的耐磨钢，具有较好的耐磨性，但其需要进行950℃淬火+500℃回火的调质工艺，生产能耗大、生产效率低。

NKK公司发明的“An abrasion resistant steel”欧洲专利，专利号为EP 0527276，该钢同时申请了“Abrasion-resistant steel”美国专利，专利号为US 5403410，该钢具有硬度值HB最大为503，抗拉强度约为1230MPa，因此具有优异的耐磨性能。但是该专利实施例中HB＞300级别耐磨钢的碳含量为0.19～0.34％，典型成分为0.30％，将导致钢材的冲击韧性和焊接性降低。

Armco公司申请的名为“Galling and wear resistant steel alloy”的美国专利，专利号为US 4494988，该钢HRC达到45左右，具有较好的耐磨性。但该钢含有较高的合金含量Cr4～6％，Ni4～6％，必将提高炼钢成本；而且该钢含有0.07％的P，将导致钢材的韧性下降，不利于加工和焊接。

由以上对比专利可知，目前可用于机械设备等构件的耐磨钢存在如下不足：1、含有较高的Cr、Ni、Mo等合金元素，生产成本较高；2、钢材的焊接性能较差；3、生产工艺能耗大、生产节奏较低。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种合金含量较低，并具有较低生产成本的耐磨钢板及其生产方法，其布氏硬度在370～430HB之间。

本发明以不需热处理和较低的合金含量为基本特征，在本发明中，其化学成分按重量百分含量为C0.16％～0.20％、Si0.50％～0.70％、Mn1.50％～1.70％、P≤0.020％，S≤0.010％，Cr0.60％～0.80％、V0.06％～0.10％、N0.01％～0.03％、Als0.005％～0.04％，其余为Fe以及不可避免的杂质。

本发明所以选择以上合金元素种类及其含量是因为：

C：是影响低合金耐磨钢组织性能的关键元素，其变化幅度很大，碳含量不同可获得硬度和韧性的不同匹配关系，也是提高钢材硬度最便宜最直接的元素，但是高碳合金硬度高而韧性不足，也不利于结构件的焊接，低碳合金韧性较高而硬度偏低，本发明确定最适合的碳含量0.16％～0.20％；

Si：硅是炼钢脱氧的必要元素，具有一定固溶强化的作用。并能改善马氏体的回火稳定性，获得较好性能，本发明硅的含量范围为0.50％～0.70％；

Mn：锰是提高强度和韧性的主要元素，能显著提高钢淬透性的元素，成本十分低廉，是主要添加元素，但Mn过高会使钢的延展性降低，本发明的含量限定在1.50％～1.70％；

Al：铝是脱氧元素，也可以作为AlN形成元素，有效地细化晶粒，为了达到很好的脱氧效果本发明的Al含量的范围为Al0.005％～0.04％；

Cr能扩大铁素体区，提高淬火硬化、耐蚀性的优点，但过高的Cr对韧性造成损害，故本发明中加入Cr含量为0.60％～0.80％；