[发明专利]一种低合金高性能耐磨钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨钢，特别是涉及一种低合金高性能耐磨钢板及其制造方法，典型力学性能：抗拉强度大于1400MPa，延伸率为大于11%，布氏硬度为大于450HB，-40℃夏比V型纵向冲击功大于50J。

背景技术

耐磨钢板广泛应用于工作条件特别恶劣，要求高强度，高耐磨性能的工程、采矿、农业、水泥生产、港口、电力以及冶金等机械产品上。如推土机、装载机、挖掘机、自卸车及抓斗、堆取料机、输料弯曲结构等。

传统上一般选用奥氏体高锰钢生产耐磨部件。奥氏体高锰钢在大的冲击载荷作用下，可发生应变诱导马氏体相变，提高其耐磨性。奥氏体高锰钢受限于合金元素含量高、机械加工、焊接性能差、初始硬度低，并不适合广泛应用。

近几十年来，耐磨钢的开发与应用发展很快，一般添加适量的碳及合金元素，通过铸造、轧制及离线热处理等方式进行生产。通过铸造方式生产耐磨钢，生产流程短、工艺简单、易于生产，但存在合金元素含量偏高、力学、焊接和机械加工性能差等缺点；通过轧制方式生产耐磨钢可以进一步减少合金元素含量、提高产品性能，但仍不适合广泛应用；离线淬火+回火热处理是目前耐磨钢板最主要的生产方式，其合金元素较少，产品性能较高，可以稳定工业生产，但随着低碳、节能、环保等要求越来越高，低成本、短流程、高性能产品是钢铁行业发展的必然趋势。

中国专利CN1140205A公开了一种中高碳中合金耐磨钢，采用铸造工艺生产，其碳及合金元素（Cr、Mo等）含量较高，这必然导致焊接性能与机械加工性能较差。

中国专利CN1865481A公开了一种贝氏体耐磨钢，其碳及合金元素（Si、Mn、Cr、Mo等）含量均较高，焊接性能较差；其采用轧后空冷或堆冷工艺得到贝氏体耐磨钢，力学性能较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种低合金高性能耐磨钢板及其制造方法，耐磨钢板的典型力学性能：抗拉强度大于1400MPa，延伸率为大于11%，布氏硬度为大于450HB，-40℃夏比V型纵向冲击功大于50J，实现了高强度、高硬度和高韧性的匹配，具有良好的机械加工性能，十分有益于工程上的广泛应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种低合金高性能耐磨钢板，其化学成分的重量百分比为：：C：0.21-0.32%,Si：0.10-0.50%,Mn：0.60-1.60%,B:0.0005-0.0040%,Cr≤1.50%，Mo≤0.80%,Ni≤1.50%,Nb≤0.080%,V≤0.080%,Ti≤0.060%,Al：0.010-0.080%，Ca：0.0010-0.0080%，N≤0.0080%，O≤0.0080%，H≤0.0004%，P≤0.015%，S≤0.010%，且满足0.20%≤（Cr/5+Mn/6+50B）≤0.55%,0.02%≤（Mo/3+Ni/5+2Nb）≤0.45%，0.01%≤（Al+Ti）≤0.13%，其余为Fe和不可避免的杂质；其显微组织为细的马氏体及残余奥氏体，残余奥氏体的体积分数≤5%；典型力学性能：抗拉强度大于1400MPa，延伸率为大于11%，布氏硬度为大于450HB，-40℃夏比V型纵向冲击功大于50J。

本发明所涉及的低合金高性能耐磨钢板的化学成分作用如下：

碳：碳是耐磨钢中最基本、最重要的元素，可以提高钢的强度和硬度，进而提高钢的耐磨性，但其对钢的韧性和焊接性能不利，因此，应合理控制钢中的碳含量为0.21-0.32wt.%，优选为0.21-0.30wt.%。

硅：硅固溶在铁素体和奥氏体中提高它们的硬度和强度，然而硅含量过高会导致钢的韧性急剧下降。同时考虑到硅与氧的亲和力比铁强，焊接时容易产生低熔点的硅酸盐，增加熔渣和熔化金属的流动性，影响焊缝质量，因此含量不易过多，本发明的低合金高性能耐磨钢中控制硅含量为0.10-0.50wt.%，优选为0.10-0.40wt.%。

锰：锰强烈增加钢的淬透性，降低耐磨钢转变温度和钢的临界冷却速度。但锰含量较高时，有使晶粒粗化的倾向，并增加钢的回火脆敏感性，而且容易导致铸坯中出现偏析和裂纹，降低钢板的性能，本发明的低合金高性能耐磨钢中控制锰含量为0.60-1.60wt.%，优选为0.60-1.50wt.%。

硼：硼增加钢的淬透性但含量过高将导致热脆现象，影响钢的焊接性能及热加工性能，因此需要严格控制B含量，本发明的低合金高性能耐磨钢中控制硼含量为0.0005-0.0040wt.%，优选为0.0005-0.0020wt.%。