CN100567549C

CN100567549C - 一种无碳化物贝氏体耐磨钢板及其生产工艺

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Publication number: CN100567549C
Application number: CNB2008100216975A
Authority: CN
Inventors: 张逖; 斯松华; 党军; 郭怀兵; 梁学平
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2008-08-14
Filing date: 2008-08-14
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2028-08-14
Also published as: CN101338399A

Abstract

本发明涉及一种钢板及其生产工艺，是一种无碳化物贝氏体耐磨钢板及其生产工艺，其成份重量百分比为：C：0.15～0.25%，Mn：1.50～2.00%，P：0～0.015%，S：0～0.006%，Si：1.30～2.00%，Al：0.20～0.60%，Cr：0.60～1.00%，Mo：0.25～0.50%，Nb：0.010～0.035%，Fe：余量。生产工艺按以下工序进行：(1)将连铸板坯送至加热炉加热；(2)将加热后的连铸板坯送至热轧生产线进行控轧控冷轧制；(3)轧制完后对轧制钢板进行中低温回火处理。通过以上工序即可生产出无碳化物贝氏体耐磨钢板，无需进行在线或离线的调质热处理，既可以简化生产工序，又能提高产品性能与产品质量，获得高强度高韧性的贝氏体耐磨钢。

Description

一种无碳化物贝氏体耐磨钢板及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种钢板及其生产工艺，具体的说是一种无碳化物贝氏体耐磨钢板及其生产工艺。

背景技术

高强韧性耐磨钢板作为一类重要的钢铁结构材料，要求具有高强韧性、高硬度、可焊、耐磨等优良的综合性能，广泛应用于矿山机械、车辆船舶、桥梁及工程机械等行业。

国外高强韧性耐磨钢板制造技术是采用轧后在线直接淬火工艺，其化学成分设计采用低碳及少量合金元素，调质状态下供货，主要组织为回火马氏体。耐磨钢板具有合金含量相对低、高强韧性、高硬度以及可焊性等特点。近年来，国内许多钢板生产厂也开始加大了高强韧性耐磨钢板的开发力度，主要采用轧后离线重新加热奥氏体化后淬火加中温回火工艺，组织主要为回火马氏体组织，但生产的高强度耐磨钢板往往存在硬度不均、制造成本高、板形较差及韧性较低等问题。

贝氏体耐磨钢是高强韧性耐磨钢板的一种，贝氏体耐磨钢具有高强度及良好韧性的特性。目前国内外生产贝氏体耐磨钢有以下专利：专利号为95103148.1，专利名称为“一种低合金贝氏体耐磨钢”的专利，此方法采用中碳低合金钢在连续冷却条件下(空冷)获得马氏体-贝氏体复相组织，主要应用于湿磨及需承受冲击载荷较大的工件。专利号为200510025978.4，专利名称为“一个贝氏体耐磨钢板制备工艺”的专利，此方法采用包内变质处理，轧后空冷或缓冷获得贝氏体，特别涉及一种适用于吊机抓斗或铲运机铲斗的刃口板等。专利号为200510032524.X，专利名称为“高强度铸造空冷贝氏体耐磨钢及其制备方法”的专利，此方法是用中碳低合金钢采取铸造空冷方法获得的贝氏体耐磨钢。专利号为200510079346.6，专利名称为“超细贝氏体耐磨钢及其制造工艺”的专利，此方法是采用一种高碳MnCrWSiAlV系低合金钢，经特殊热处理后获得超细贝氏体组织和少量高碳含量的残余奥氏体组织。专利号为96192013.0，专利名称为“改进的无碳化物贝氏体钢及其生产方法”的专利，此方法是一种生产耐磨和抗滚压接触疲劳的其显微组织基本上无碳化物的贝氏体钢，主要用于生产钢轨和吊车轨道等。以上各方法所生产的贝氏体耐磨钢板都有各自的特性，但工艺仍较复杂，产品强度及韧性不是很高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种无碳化物贝氏体耐磨钢板及其生产工艺，既可以简化生产工序，又能提高产品性能与产品质量，获得高强度高韧性的贝氏体耐磨钢。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：无碳化物贝氏体耐磨钢板的成份重量百分比为：C：0.15～0.25％，Mn：1.50～2.00％，P：0～0.015％，S：0～0.006％，Si：1.30～2.00％，Al：0.20～0.60％，Cr：0.60～1.00％，Mo：0.25～0.50％，Nb：0.010～0.035％，Fe：余量。

无碳化物贝氏体耐磨钢板的生产工艺按以下工序进行：(1)将连铸板坯送至加热炉加热；(2)将加热后的连铸板坯送至热轧生产线进行控轧控冷轧制；(3)轧制完后对轧制钢板进行中低温回火处理。通过以上工序即可生产出无碳化物贝氏体耐磨钢板，无需进行在线或离线的调质热处理。

以上工序(1)中，连铸板坯在加热炉内加热至1150℃～1250℃，出炉温度为1200±10℃。以上工序(2)中，控制精轧阶段的终轧温度在800℃～900℃之间，控制精轧阶段道次应变ε＞1，控制冷却速率≥5℃/s，控制终冷温度在530℃～650℃。以上工序(3)中，中低温回火处理的回火温度范围为300℃～360℃。

本发明的优点是：①通过Mo、Mn、Cr等元素的综合合金化，提高钢贝氏体的淬透性，以期得到贝氏体组织；②通过硅及铝元素，强烈抑制和延缓过冷奥氏体的碳化物分解，结合其它合金元素作用，使钢得到无碳化物析出的贝氏体组织，从而在提高耐磨钢强度与硬度的同时，保证了高韧性；③通过加入一定量铝，减少了实际加入的硅含量，从而有效降低了连铸坯裂纹率；④采取控制轧制及控制冷却工艺，保证能得到细小均匀的贝氏体组织；⑤通过热轧生产线上控轧控冷工艺技术，直接得到高强韧性贝氏体耐磨钢，无需进行在线或离线的调质热处理，只采用中低温回火消除应力，提高韧性，由于合金元素的加入大大提高了抗回火能力，中低温回火对钢板硬度及强度影响较小；⑥无需进行在线或离线的调质热处理，只用采用中低温回火消除应力，可以节能降耗，简化了生产工序⑦本发明的无碳化物贝氏体耐磨钢板不仅具有高强度和高硬度，还具有良好的韧性，其力学性能详见表1：

表1

板厚mm	屈服强度Rel，MPa	抗拉强度Rm，MPa	断后伸长率A50，％	0℃冲击韧性A<sub>KV</sub>，J	硬度HB
板厚mm	屈服强度Rel，MPa	抗拉强度Rm，MPa	断后伸长率A50，％	0℃冲击韧性A<sub>KV</sub>，J	硬度HB	20～40	≥900	≥1100	≥10	≥30	≥330

附图说明

图1是本发明无碳化物贝氏体耐磨钢板的XRD图谱。

图2是本发明无碳化物贝氏体耐磨钢板的金相组织照片。

图3是本发明无碳化物贝氏体耐磨钢板的扫描电镜照片。

图4是本发明无碳化物贝氏体耐磨钢板的透射电镜照片。

图5是图4中残余奥氏体的衍射花样照片。

具体实施方式

本发明无碳化物贝氏体耐磨钢板的成份重量百分比为：C：0.15～0.25％，Mn：1.50～2.00％，P：0～0.015％，S：0～0.006％，Si：1.30～2.00％，Al：0.20～0.60％，Cr：0.60～1.00％，Mo：0.25～0.50％，Nb：0.010～0.035％，Fe：余量。合金元素主要作用如下：

①碳：提高强度、硬度及耐磨性，但影响韧性及焊接性，因此本发明中将碳含量控制为0.15～0.25％。

②锰：锰提高过冷奥氏体的稳定性，强烈推迟珠光体转变的作用，获得高贝氏体淬透性，但锰过高易产生偏析，所以本发明中将锰含量控制为1.50～2.00％。

③硅：本发明中无碳化物贝氏体耐磨钢板的主要合金元素，其主要作用是强烈抑制和延缓过冷奥氏体的碳化物分解，提高奥氏体稳定性，在控轧控冷中得到无碳化物贝氏体组织，以提高强韧性，但Si含量过高，易造成连铸坯开裂，因此本发明中将硅含量控制为1.30～2.00％。

④铝：与硅的作用相近，能抑制和延缓过冷奥氏体的碳化物分解，为减少高硅对连铸坯裂纹的影响，本发明中加入铝为0.20～0.60％。

⑤钼：钼具有强化及提高抗回火能力，防止回火脆性，且能大大提高贝氏体的淬透性，是贝氏体钢的主要元素之一，所以本发明中将钼含量控制为0.25％～0.50％。

⑥铬：铬和钼有相似作用，但不如钼强烈，所以本发明中将铬含量控制为0.60％～1.00％。

⑦铌：铌能在控制轧制过程中起到细化晶粒和析出强化的双重作用，所以本发明中将铌含量控制为0.010～0.035％。

⑧磷、硫：硫磷含量分别控制在小于0.015％及0.006％。

实施例一

本实施例的无碳化物贝氏体耐磨钢板的成份重量百分比为：C：0.15％，Mn：1.50％，P：0％，S：0.006％，Si：1.30％，Al：0.60％，Cr：0.60％，Mo：0.25％，Nb：0.010％，Fe：余量。

以上无碳化物贝氏体耐磨钢板的生产工艺按以下工序进行：

(1)将连铸板坯送至加热炉内加热至1200℃，出炉温度控制在1200±10℃。

(2)将加热后的连铸板坯送至热轧生产线进行控轧控冷轧制，采用两阶段轧制，控制精轧阶段的终轧温度在880℃，控制精轧阶段道次应变ε＞1，控制冷却速率≥5℃/s，控制终冷温度在580℃。

(3)轧制完后对轧制钢板进行中低温回火处理，回火温度为320℃±10℃，保温10小时，出炉堆冷。

实施例二

本实施例的无碳化物贝氏体耐磨钢板的成份重量百分比为：C：0.25％，Mn：2.00％，P：0.015％，S：0％，Si：2.00％，Al：0.20％，Cr：1.00％，Mo：0.50％，Nb：0.035％，Fe：余量。

以上无碳化物贝氏体耐磨钢板的生产工艺按以下工序进行：

(1)将连铸板坯送至加热炉内加热至1250℃，出炉温度控制在1200±10℃。

(2)将加热后的连铸板坯送至热轧生产线进行控轧控冷轧制，采用两阶段轧制，控制精轧阶段的终轧温度在870℃，控制精轧阶段道次应变ε＞1，控制冷却速率≥10℃/s，控制终冷温度在630℃，矫直。(3)轧制完后对轧制钢板进行中低温回火处理，回火温度为350℃±10℃，保温12小时，出炉堆冷。

实施例三

本实施例无碳化物贝氏体耐磨钢板的成份重量百分比为：C：0.20％，Mn：1.6％，P：0.01％，S：0.004％，Si：1.50％，Al：0.40％，Cr：0.80％，Mo：0.30％，Nb：0.020％，Fe：余量。

以上无碳化物贝氏体耐磨钢板的生产工艺按以下工序进行：

(2)将加热后的连铸板坯送至热轧生产线进行控轧控冷轧制，采用两阶段轧制，控制精轧阶段的终轧温度在860℃，控制精轧阶段道次应变ε＞1，控制冷却速率≥5℃/s，控制终冷温度在590℃，矫直。

(3)轧制完后对轧制钢板进行中低温回火处理，回火温度为330℃±10℃，保温12小时，出炉堆冷。

实施例四

本实施例的无碳化物贝氏体耐磨钢板的成份重量百分比为：C：0.22％，Mn：1.8％，P：0.013％，S：0.003％，Si：1.7％，Al：0.50％，Cr：0.7％，Mo：0.4％，Nb：0.030％，Fe：余量。

以上无碳化物贝氏体耐磨钢板的生产工艺按以下工序进行：

(2)将加热后的连铸板坯送至热轧生产线进行控轧控冷轧制，采用两阶段轧制，控制精轧阶段的终轧温度在870℃，控制精轧阶段道次应变ε＞1，控制冷却速率≥5℃/s，控制终冷温度在600℃，矫直。

(3)轧制完后对轧制钢板进行中低温回火处理，回火温度为340℃±10℃，保温12小时，出炉堆冷。

图1是本发明无碳化物贝氏体耐磨钢板的XRD图谱，由图可知相组成主要为α相(贝氏体)及少量γ相(残余奥氏体)。

图2是本发明无碳化物贝氏体耐磨钢板的金相组织照片，由图可以看出耐磨钢板的组织为细小的板条贝氏体组织。

图3是本发明无碳化物贝氏体耐磨钢板的扫描电镜照片，由图可以看到板条贝氏体组织的高倍形貌。

图4是本发明无碳化物贝氏体耐磨钢板的透射电镜照片，由图可以看到白亮板条贝氏体间存在黑色薄膜状的残余奥氏体组织，贝氏体板条中及板条间未见有碳化物析出。

图5是图4中残余奥氏体的衍射花样照片，证实贝氏体板条间及亚板条间的黑色薄片为残奥。

本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围这内。

Claims

1.一种无碳化物贝氏体耐磨钢板，其成份重量百分比为：C：0.15～0.25％，Mn：1.50～2.00％，P：0～0.015％，S：0～0.006％，Si：1.30～2.00％，Al：0.20～0.60％，Cr：0.60～1.00％，Mo：0.25～0.50％，Nb：0.010～0.035％，Fe：余量。

2.如权利要求1所述的无碳化物贝氏体耐磨钢板的生产工艺，其特征在于：包括以下工序：

(1)将连铸板坯送至加热炉加热；

(2)将加热后的连铸板坯送至热轧生产线进行控轧控冷轧制；

(3)轧制完后对轧制钢板进行中低温回火处理，得到无碳化物贝氏体耐磨钢板；

所述工序(1)中，连铸板坯在加热炉内加热至1150℃～1250℃，出炉温度为1200±10℃；

所述工序(2)中，控制精轧阶段的终轧温度在800℃～900℃之间，控制精轧阶段道次应变ε＞1，控制冷却速率≥5℃/s，控制终冷温度在530℃～650℃；

所述工序(3)中，中低温回火处理的回火温度范围为300℃～360℃。