[发明专利]一种低成本高强度纳米贝氏体耐磨钢球的制备方法

说明书

一种低成本高强度纳米贝氏体耐磨钢球的制备方法，属于金属材料加工技术领域。钢球重量百分比为C：0.45～0.7wt.％、Si：1.5～3.0wt.％、Mn：0.5～2.0wt.％、Cr：0.1～1.5wt.％、Al：0.1～2.0wt.％、Ti：0.01～0.1wt.％，余量为Fe和不可避免的杂质。钢种冶炼浇铸后，热轧或热锻成直径Φ20～160mm钢球，快速冷却至200～400℃后保温3～8h，即可获得复相组织。本发明合金成分中不含Mo、Ni、Nb、V等元素，成本低、热处理工艺简单，免除淬火和回火等热处理工序，生产过程稳定，细化晶粒的同时也显著增加了钢球的耐磨性。

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，涉及一种室温组织为纳米贝氏体、少量残余奥氏体和弥散分布的TiC析出相组成的复相组织及其生产工艺。本发明所涉及钢种具有优异的耐磨性，主要应用于矿山、冶金、电力、建材和化工等领域。

背景技术

国家重大基础工程中进一步强调节能减排和交通装备的轻量化，加快制造业绿色改造升级，促进钢铁、石化、工程机械、轻工、纺织等产业向价值链高端发展。为此，需进一步提高钢铁材料的研究力度，致力于开发新型、高强韧性、轻量化的钢铁材料，减少对能源资源的消耗，促进经济社会可持续发展。而且随着重点产业的结构调整与产业升级，亟需高性能和高附加值的产品和绿色高效低碳的生产模式。我国钢铁产能已处于严重过剩阶段，但是高附加值产品仍不能完全满足市场需求，仍需要依赖进口弥补。据估计，我国高级别耐磨钢的市场需求量每年在50万吨-80万吨，进口量约10万吨。另外，世界各国因磨损而造成的经济损失，美国约500亿美元/年，德国153亿欧元/年，我国约1000亿元/年，因此开发先进的耐磨材料具有重大的经济意义。

目前，国外顶尖的耐磨钢生产企业主要有瑞典SSAB公司的HARDOX系列、德国蒂森克努伯的XAR系列、德国迪林根V系列、芬兰罗奇的RAEX系列、日本JFE系列等。国内高端耐磨钢市场均被这些国外企业占领着，而且售价基本为国内同级别耐磨钢的一倍以上，例如，芬兰RAXE400(8mm)售价为17500元/ 吨，日本JFE-EH400(6-10mm)售价为14500元/吨，宝钢B-MARD400(8mm) 售价为7500元/吨，新余耐磨钢NM500(6mm)售价为8000元/吨。国内能生产高强度耐磨钢的厂家主要有舞钢、武钢、宝钢、南钢等，主要品种为NM360、 NM400，通常使用厚度为6-80mm。一些厂家产品已达到或超过国际水平，并出口到东南亚、日本、南非、美国、澳大利亚等地。舞钢生产的硬度HB≥360级的可焊接高强度结构用耐磨钢板，所制造的设备适用于在高磨损、高冲击的场合使用，也可作为屈服强度≥700MPa的高强度结构钢使用。宝钢先后开发了NM360， NM400级别耐磨钢，可供钢板的尺寸范围为厚度12-60mm，宽度900-4500mm，长度8000-13000mm。鞍山钢铁集团公司与北京科技大学合作，成功进行了贝氏体一马氏体耐磨钢板的研究开发，并且对其组织及力学性能进行了深入研究，已经能够生产NM360、NM400级耐磨钢。总体来说，如今耐磨钢技术的发展呈现不平衡的现状：一是国内外技术发展不平衡，国内的耐磨钢生产企业在技术水平、产品性能等方面落后于国际最先进的水平；二是产品种类生产不平衡，耐磨钢板产品规格尺寸齐全，生产企业众多，而生产耐磨钢棒材以及磨球的企业相对很少。