CN102234743A

CN102234743A - 一种低碳马氏体钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN102234743A
Application number: CN 201010154727
Authority: CN
Inventors: 张备; 钟武波; 苏大雄; 姚连登; 朱春生
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2011-11-09

Abstract

本发明涉及一种低碳马氏体钢，其中：C：0.12～0.20；Si：0.20～0.55；Mn：1.10～1.60；P：≤0.025；S：≤0.015；Cr：≤0.90；Mo：≤0.50；Cu：≤0.02；Ni：≤0.03；B：0.0010～0.0030；Ti：≤0.025；N：≤0.01；Al：0.015～0.050；Ceq：≤0.70，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。本发明还涉及了一种低碳马氏体钢的热轧钢板的制造方法。根据本发明可以生产出NM360/400/450系列高强度耐磨钢板。

Description

一种低碳马氏体钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种高强度耐磨低碳马氏体钢板及其制造方法，用于生产高强度NM360/400/450钢级的耐磨钢板。

背景技术

目前还没有涉及高强度耐磨板的通用标准，仅有各钢铁制造企业的内部标准及制造技术，且各企业的制造技术严格保密。就高强度耐磨板而言，传统的生产工艺分两种，一种是高合金调质钢，根据性能的需要，设计合适的化学成分，冶炼并轧成热轧钢板；另一种是球墨铸铁，根据性能的需要，设计合适的成分，铸造成型并进行适当的热处理，但是通过这两种工艺生产的产品均不利于现场焊接加工。

就高强度耐磨钢板NM360/400/450系列而言，根据用户需求：钢板的屈服强度≥990MPa，抗拉强度≥1100MPa，钢板表面硬度HBW≥360。

由于该系列高强度耐磨板屈服强度较高，如果用高合金调质钢生产热轧钢板，会增加轧机负荷并给板型控制带来难度，而若采用球墨铸铁则不利于现场焊接及和其他工件的铆接。

发明内容

本发明的目的在于通过合理的成分和工艺设计，提供一种NM360/400/450系列高强度耐磨钢，以满足煤炭、机械等行业的可焊性高强度耐磨钢板的需要。

考虑到提高厚板的可制造性和现场的焊接性能，利用X120管线钢的生产体验，充分认识了硼的淬透性，依据用户的使用要求和场合，在Q345C和20#的成分基础上添加微量硼。为提高成品强度和硬度，实施高温淬火和去应力低温回火，试制成功了高强度耐磨钢板NM360/400/450系列。

根据本发明的耐磨低碳马氏体钢，其化学成分质量百分比为：

C：0.12～0.20；Si：0.20～0.55；Mn：1.10～1.60；

P：≤0.025；S：≤0.015；Cr：≤0.90；Mo：≤0.50；V：≤0.060；

Cu：≤0.02；Ni：≤0.03；B：0.001～0.003；Ti：≤0.025；N：≤0.01；

Al：0.015～0.050；Ceq：0.38～0.68；

其中，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明的耐磨低碳马氏体钢板的制造方法如下：

钢水经转炉或电炉冶炼加炉外精炼，并连浇铸成板坯。板坯经1110～1180℃加热后轧成钢板，钢板的终轧温度在800～930℃之间，轧后空冷，钢板热处理工艺：加热到900～950℃，保温10～25分钟，水淬至常温；再加热到180～360℃，保温1.0～1.5T分钟，其中T为钢板成品厚度，单位为mm。

以下是各化学成分的作用及其具体说明：

C：0.12～0.20(wt％，以下各元素相同)，C为碳化物形成元素，可以提高钢的强度，太低时效果不明显，太高时会大大降低钢的焊接性能。

Mn：1.10～1.60，Mn为奥氏体形成元素，可以提高钢的淬透性，含量小于1.10％时作用不明显，含量大于1.6％时，会增加钢中的组织偏析，影响热轧组织的均匀性。

Si：0.20～0.55，加入钢中起到脱氧和改善耐蚀性的作用，但高于0.55％，加工和韧性恶化。

Cr：≤0.90，优选0.02～0.80。主要是增加轧后淬火钢的残余奥氏体在低温回火中过程中析出碳化物，在冷却过程中进一步转变为马氏体，含量过高会降低钢的韧性。

Mo：≤0.50，优选0.11～0.44。主要是通过碳化物及固溶强化形式来提高钢的强度及回火稳定性，含量过高会降低钢的韧性。

V：≤0.060，能够细化晶粒，形成碳化物，提高钢的强度和韧性，但含量超过0.06后会引起钢板韧性恶化。

Al：0.015～0.050，在钢中起到了脱氧作用和细化晶粒的作用。当加入量低于0.015％时，效果不明显，加入量超过0.05％，力学性能变差。

B：0.0010-0.0030，优选0.0015～0.0025。硼是硼钢中最重要的合金元素。它的最主要的作用是提高钢的淬透性，因而可以增大钢材的可淬透尺寸，并提高淬火后钢材截面内组织和性能的均匀性。

S：≤0.015，优选≤0.005。较低的S含量可以使MnS充分球化，减少中心偏析，降低夹杂物出现几率，有利于提高钢的韧性及耐蚀性能，低S可提高焊接性能和焊缝韧性。

Ni：≤0.03；Ni不是必需的元素，钢中残余Ni的化学成分质量百分比为：0.01～0.03。Ti：≤0.025，优选0.01～0.02。在钢板焊接时起晶粒细化作用，改善焊接区性能。

N：≤0.01，优选0.002～0.003。氮在钢中与铝结合成AlN，起消除淬火时效作用，AlN还能阻止加热时奥氏体晶粒长在；含量过高会产生淬火时效和应变时效，使钢的塑性和韧性下降，钢材变脆。

采用本发明的钢板成分设计和制造方法，可以生产高强度NM360/400/450钢级钢板，可应用于制造输送机、转载机、采挖机等产品的焊接高强度用板，也可应用于高磨损、高冲击的场合下。

附图说明

图1示出了本发明的实施例6的耐磨低碳马氏体钢板的金相组织。

具体实施方式

表1示出了根据本发明的不同实施例的耐磨低碳马氏体钢板的化学成分(wt％)；

表2示出了根据本发明的不同实施例的耐磨低碳马氏体钢板的具体工艺参数；

表3本发明的不同实施例的耐磨低碳马氏体钢板的力学性能。

根据本发明的耐磨低碳马氏体钢板，其化学成分质量百分比为：

C：0.12～0.20；Si：0.20～0.55；Mn：1.10～1.60；P：≤0.025；S：≤0.015；Cr：≤0.90；Mo：≤0.50；V：≤0.060；Cu：≤0.02；Ni：≤0.03；B：0.0010～0.0030；Ti：≤0.025；N：≤0.01；Al：0.015～0.050；Ceq：0.38～0.68；

参照表1和表2，本发明的实施例如下：

实施例1

C：0.170；Si：0.45；Mn：1.20；P：0.015；S：0.005；Cu：0.01；

Ni：0.01；Cr：0.20；Mo：0；V：0.001；B：0.0025；Ti：0.012；N：0.0030；Al：0.05；Ceq：0.41。

钢水经转炉或电炉冶炼加炉外精炼，并连浇铸成板坯。板坯经1170℃加热后轧成钢板，钢板的终轧温度为900℃，轧后空冷，钢板热处理工艺：加热到910℃，保温25分钟，水淬至常温；再加热到210℃，保温40分钟。

实施例2

C：0.200；Si：0.30；Mn：1.50；P：0.015；S：0.003；Cu：0；Ni：0.02；Cr：0.20；Mo：0.12；V：0.035；B：0.0017；Ti：0.02；N：0.0028；Al：0.04；Ceq：0.52。

钢水经转炉或电炉冶炼加炉外精炼，并连浇铸成板坯。板坯经1110℃加热后轧成钢板，钢板的终轧温度为850℃，轧后空冷，钢板热处理工艺：加热到950℃，保温25分钟，水淬至常温；再加热到360℃，保温50分钟。

实施例3

C：0.190；Si：0.29；Mn：1.52；P：0.012；S：0.002；Cu：0.02；Ni：0.02；Cr：0.19；Mo：0.11；V：0.0014；B：0.0018；Ti：0.021；N：0.0026；Al：0.038；Ceq：0.51。

钢水经转炉或电炉冶炼加炉外精炼，并连浇铸成板坯。板坯经1120℃加热后轧成钢板，钢板的终轧温度为870℃，轧后空冷，钢板热处理工艺：加热到920℃，保温25分钟，水淬至常温；再加热到260℃，保温60分钟。

实施例4

C：0.130；Si：0.32；Mn：1.30；P：0.013；S：0.0028；Cu：0.01；Ni：0.03；Cr：0.02；Mo：0.24；V：0.050；B：0.0015；Ti：0.019；N：0.0032；Al：0.029；Ceq：0.41。

钢水经转炉或电炉冶炼加炉外精炼，并连浇铸成板坯。板坯经1128℃加热后轧成钢板，钢板的终轧温度为920℃，轧后空冷，钢板热处理工艺：加热到910℃，保温20分钟，水淬至常温；再加热到260℃，保温65分钟。

实施例5

C：0.186；Si：0.26；Mn：1.16；P：0.015；S：0.0025；Cu：0.01；Ni：0.01；Cr：0.79；Mo：0.43；V：0.0014；B：0.0015；Ti：0.014；N：0.0027；Al：0.043；Ceq：0.62。

钢水经转炉或电炉冶炼加炉外精炼，并连浇铸成板坯。板坯经1130℃加热后轧成钢板，钢板的终轧温度为928℃，轧后空冷，钢板热处理工艺：加热到925℃，保温20分钟，水淬至常温；再加热到210℃，保温62分钟。

实施例6

C：0.182；Si：0.26；Mn：1.31；P：0.012；S：0.0023；Cu：0；Ni：0.02；Cr：0.89；Mo：0.44；V：0.0009；B：0.0014；Ti：0.013；N：0.0028；Al：0.048；Ceq：0.67。

钢水经转炉或电炉冶炼加炉外精炼，并连浇铸成板坯。板坯经1130℃加热后轧成钢板，钢板的终轧温度在930℃，轧后空冷，钢板热处理工艺：加热到930℃，保温20分钟，水淬至常温；再加热到210℃，保温68分钟。

采用本发明的成分设计，经冶炼后在规定的轧制、热处理温度范围内生产的钢板(12～50mm厚)，其力学性能如表3所示。由表3可见，采用本发明的钢种和工艺，钢板的屈服强度Rp0.2均大于990MPa，抗拉强度Rm≥1100MPa，钢板表面硬度HBW≥360。因此，所有钢板的热处理性能满足NM360/400/450钢级的耐磨板要求。

本发明的高强度耐磨低碳马氏体钢板及其制造方法由于其制造成本低廉、工艺制造性可行，可广泛用于煤炭机械行业的开采开发和运输。

表2：本发明的不同实施例的耐磨低碳马氏体钢板的具体工艺参数

实施例	加热温度(℃)	终轧温度(℃)	淬火温度(℃)	时间(min)	回火温度(℃)	时间(min)
							1	1170	900	910	25	210	40
2	1110	850	950	25	360	50
							3	1120	870	920	25	260	60
4	1128	920	910	20	260	65
							5	1130	928	925	20	210	62
6	1130	930	930	20	210	68

表3本发明的不同实施例的耐磨低碳马氏体钢板的力学性能

实施例	Rm(MPa)	Rp0.2(MPa)	延伸率A5	硬度HBW	冲击韧性AK，J-40℃
						1	1230	1016	13	400	28
2	1346	1092	11	419	27
						3	1404	1326	11	452	26
4	1245	1030	13	410	38
						5	1571	1275	12	456	60(0℃)
6	1592	1328	12	480	40(20℃)

Claims

1.一种低碳马氏体钢，其化学成分质量百分比为：

C：0.12～0.20；Si：0.20～0.55；Mn：1.10～1.60；P：≤0.025；

S：≤0.015；Cr：≤0.90；Mo：≤0.50；V：≤0.060；Cu：≤0.02；

Ni：≤0.03；B：0.001～0.003；Ti：≤0.025；

N：≤0.01；Al：0.015～0.050；Ceq：0.38～0.68；

2.根据权利要求1所述的低碳马氏体钢，其特征在于，所述B的化学成分质量百分比为：0.0015～0.0025。

3.根据权利要求1或2所述的低碳马氏体钢，其特征在于，所述Mo的化学成分质量百分比为：0.11～0.44。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的低碳马氏体钢，其特征在于，所述S的化学成分质量百分比为：≤0.005。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的低碳马氏体钢，其特征在于，所述钢中残余Ni的化学成分质量百分比为：0.01～0.03。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的低碳马氏体钢，其特征在于，所述Cr的化学成分质量百分比为：0.02～0.80。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的低碳马氏体钢，其特征在于，所述Ti的化学成分质量百分比为：0.01～0.02。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的低碳马氏体钢，其特征在于，所述N的化学成分质量百分比为：0.002～0.003。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的低碳马氏体钢的热轧钢板的制造方法，包括步骤：

钢水经转炉或电炉冶炼加炉外精炼；

连铸成板坯；

板坯经1110～1180℃加热后轧成钢板，其中钢板的终轧温度在800～930℃之间；

轧后空冷；

钢板热处理工艺，包括：

淬火：加热到900～950℃，保温10～25分钟，水淬至常温；

回火：加热到180～360℃，保温1.0～1.5T分钟，其中T为钢板

成品的毫米厚度。

10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，在所述回火中，加热温度为210～360℃。

11.根据权利要求9或10所述的方法制造的低碳马氏体钢板。

12.根据权利要求11所述的低碳马氏体钢板，其特征在于，所述低碳马氏体钢板的屈服强度≥990MPa，抗拉强度≥1100MPa，表面硬度HBW≥360。