[发明专利]一种高碳硬珠光体耐磨钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明所属材料技术领域，特别涉及一种钢板及其制备方法。

背景技术

通常耐磨钢的基本组织类型主要有马氏体和贝氏体。珠光体组织因为其硬度较低，耐磨性不高，因此，到目前为止，除了作为钢轨的高碳珠光体钢以外，还没有珠光体组织耐磨钢的研究和实际应用报道。然而，珠光体钢生产工艺最简单，生产成本最低，性能最稳定，是作为高损耗材料的理想钢铁材料。

从金属学角度来讲，当钢中的C含量超过共析点成分0.77％时，将在奥氏体中先析出先共析渗碳体(二次渗碳体)，然而，当在奥氏体向珠光体转变温度区间内提高冷速时，即使C含量超过共析点，也可抑制先共析渗碳体的形成，从而形成伪共析珠光体，并且随着冷速的提高，伪共析珠光体的C含量的上限也会提高。

一般认为，为了提高珠光体钢的韧性，可通过细化珠光体组织来实现，具体方法为细化原始奥氏体晶粒或者减小珠光体块的尺寸。为实现原始奥氏体晶粒细化，可在热轧时降低轧制温度，增加压下量，以及在轧制后利用低温再加热的方法进行热处理。此外，为使珠光体组织细化，进行了增加珠光体形核数，以促进奥氏体晶粒内珠光体相变等方法。然而，利用增加珠光体相变形核数，促进奥氏体晶粒内的珠光体相变的方法，存在相变形核数量难以控制，与从晶粒内进行珠光体相变不稳定等问题，不能保证珠光体组织充分细化。

对于上问题，为了从根本上改善高碳珠光体钢的韧性，就高碳钢轨而言，采用在轧制后低温再加热，然后通过加速冷却得到细化珠光体组织的方法。近年来，为了改善高碳珠光体的耐磨性，钢轨成分向高碳化发展，因此在上述低温再加热热处理时，奥氏体晶粒内易残留粗大的碳化物，使得加速冷却后得到的珠光体组织延展性与韧性降低。同时，由于进行再加热，还存在着制造成本高，生产率低等经济性问题。另外，在高碳钢中，奥氏体晶粒长大较快，通过轧制而细化的奥氏体晶粒在轧制后会长大，即使进行加速冷却，也不能提高热处理后的高碳珠光体钢的韧性。

因此，我们开发出可确保轧制时钢板的成形性，同时确保轧制后珠光体组织超细化的高碳硬珠光体钢耐磨钢板的制造方法。这是一种全新的耐磨钢板的设计理念和制造方法，本发明主要是通过合金化手段使高温奥氏体晶粒在较低的温度且较小的压下量下也容易发生再结晶，结合珠光体相变温度区间以上快速冷却，珠光体温度区间缓慢冷却，使珠光体转变充分，同时，增加珠光体的形核率和转变速度，控制珠光体中渗碳体长大，使珠光体组织细化，并在较短的时间内转变完成。使珠光体耐磨钢板很容易在控轧控冷生产线上获得，并且，实现在提高高碳珠光体钢硬度的同时，提高珠光体钢的延展性及韧性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、易于在控轧控冷生产线上直接生产、并确保轧制后珠光体组织超细化的高碳硬珠光体钢耐磨钢板及其制备方法。本发明主要是通过合金化手段使高温奥氏体晶粒在较低的温度且较小的压下量下也容易发生再结晶，结合珠光体相变温度区间以上快速冷却，珠光体温度区间缓慢冷却，使珠光体转变充分，同时，增加珠光体的形核率和转变速度，控制珠光体中渗碳体长大，使珠光体组织细化，并在较短的时间内转变完成。

本发明的高碳硬珠光体耐磨钢板的化学成分质量百分比为(wt％)：C0.8-1.0、Si1.0-1.5、Cr1.0-1.5、Al0.3-0.5、Mn<0.1、微合金化元素0.1-0.3，其余为铁以及不可避免的微量的杂质元素；所述微合金化元素为两种及以上V、B、Ti、N、Zr和Mg元素；制得的高碳硬珠光体耐磨钢板的组织为全珠光体组织，且珠光体片间距为60-100nm，其中，渗碳体占比为30-40％，其余为铁素体。

上述高碳硬珠光体耐磨钢板的制备方法：

(1)采用常规的熔炼方法制造钢锭，将钢锭加热到1180-1200℃保温，在1100-1180℃开始轧制，经过5-8个道次轧制成厚度为12-18mm的耐磨钢板，钢板终轧温度为800-850℃；

(2)终轧后以大于200℃/min的冷却速度冷却到650-680℃，然后以小于10℃/min的冷却速度冷却到450-500℃，再空冷到200-250℃保温1h后，最后空冷到室温；

(3)对钢板再进行热处理，将钢板以10-20℃/min的速度加热到350-380℃保温1-2h后空冷到室温。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、制备方法简单、成本较低、易于在控轧控冷生产线上直接生产。