[发明专利]一种厚规格和窄硬度区间耐磨钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁技术领域，涉及一种厚规格和窄硬度区间耐磨钢板及其制备方法。

背景技术

耐磨钢板广泛应用于高耐磨性能的工程、采矿、建筑、水泥生产、港口、电力以及冶金等机械产品上，如矿山翻斗车、推土机、装载机、挖掘机、自卸车及各种矿山机械、抓斗、堆取料机、输料弯曲结构等。目前国内外耐磨钢板产品，尤其是厚度在40-60mm、HBW430-470硬度区间的NM450耐磨钢板，由于产品厚度规格大，一般都存在从钢板表面到1/2板厚硬度大幅度衰减的质量问题，严重影响产品的使用寿命。

宝山钢铁股份有限公司申请的“一种低合金易焊接耐磨钢、钢板及其制造方法”专利(申请号200810041730.0)，该钢的化学成分Mn：1.0-2.8％，Mn高直接导致Pcm值升高，对钢板焊接性能不利；该钢不含提高淬透性的Cr元素，对于生产大厚度40-60mm钢板的1/2板厚硬度无法保证，且该钢最终硬度只能满足HBW360-430之间。

宝山钢铁股份有限公司申请的“一种高强度高硬度耐磨钢”专利(申请号201010022687.0)，该发明提供了一种平均布氏硬度在440以上的高强度耐磨钢板，其C含量为0.20-0.30％，Mn含量为1.40-2.0％，较高的碳含量和锰含量对钢焊接性能起到恶化作用。同时该钢添加了0.03％-0.06％的V、0.02％-0.04％的Nb这样势必大大增加产品的生产成本，且未添加提高淬透性的Cr元素，对于生产大厚度40-60mm钢板1/2板厚硬度无法保证。

宝山钢铁股份有限公司申请的“一种高韧性耐磨钢板及其制造方法”专利(申请号200910045273.7)，该钢提高淬透性和硬度的C含量为0.04-0.11％，碳含量过低对于生产大厚度40-60mm钢板1/2板厚处的硬度无法保证，且该钢最终硬度只能满足大于HBW360，低于本发明产品HBW430-470。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的一个目的在于提供一种厚规格和窄硬度区间耐磨钢板，该钢板综合性能指标优良，能更好的满足用户对NM450耐磨钢板长效使用要求，同时满足1/2板厚硬度、-20℃低温冲击韧性、高强度要求，冷弯性能好。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种厚规格和窄硬度区间的耐磨钢板，该钢板按重量百分比由以下成分组成：C：0.16～0.23％、Si：0.25～0.55％、Mn：0.60～1.00％、P≤0.013％、S≤0.003％、Ti：0.010～0.030％、Ni：0.25～0.50％、Nb：0～0.030％、Cr：0.40～0.70％、Mo：0.20～0.50％、B：0.0010～0.0035％、Al：0.010～0.050％，其余为Fe和不可避免的夹杂；其中，Cr和B质量百分比之和应满足如下关系式：

0.159C+0.235Mn+7.282Ti+0.249Ni≤Cr+B≤0.51C+0.371Mn+8.147Ti+0.401Ni，所述关系式中的各元素代表相应元素在所述钢板中的质量百分比。

上述耐磨钢板的厚度在40-60mm，表面布氏硬度HBW430～470、1/2板厚布氏硬度不低于HBW416且厚度方向硬度波动在HBW14以内，抗拉强度在1300MPa～1550MPa，-20℃冲击功≥34J，同时冷弯性能好，综合性能优良。

本发明钢板成分设计的原理及其各成分的作用如下：

C对钢板强度、硬度、韧性及其淬透性影响较大，较高的C含量会增加钢的强度、硬度和淬透性，但对韧性产生恶化作用。因此，本发明中，C含量控制在0.16％-0.23％的范围内。

Si对钢板的强度、耐磨性以及焊接性能也具有影响。硅在钢中起固溶强化的作用，固溶于铁素体和奥氏体中，可提高它们强度和硬度，在常见的固溶元素中，Si的固溶强化作用强于Mn、Ni、Cr、W、Mo以及V等。另外，硅可以减少摩擦发热时的氧化作用，提到钢的冷变形硬化率和耐磨性，换言之，钢的耐磨性能会随硅含量的增加而提高。但是硅含量过高会导致钢的韧性下降，同时，硅与氧的亲和力比铁强，焊接时容易产生低熔点的硅酸盐，会增加熔渣和熔化金属的流动性，影响焊接性能。因此，Si含量控制在0.25％-0.55％的范围内。

Mn能够增加钢的韧性、强度、硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；但是锰具有较高的偏析倾向，因此锰含量不易过高，同时锰含量过高也会减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。因此，Mn含量控制在0.60％-1.0％的范围内。