CN102392186B - 一种hb500级低锰耐磨钢板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种HB500级低锰耐磨钢板的制造方法，具体步骤如下：选择符合要求的连铸坯料；轧制工艺：加热温度为1100～1200℃，采用奥氏体在结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段轧制，终轧温度1000～1050℃，粗轧成1.7-2.0倍厚度的中间坯；精轧开轧温度为850～920℃，采用层流冷却，终冷温度600～700℃，冷却速率10～20℃/S；淬火工艺：钢板加热温度为860～940℃，保温时间10～30min，冷却速率以40℃/S的速度冷却至常温；回火工艺：淬火钢板加热温度为150-300℃，保温时间1-3小时后上冷床空冷，得到HB500级低锰耐磨钢板，具有高硬度、高强度、高韧性，适用于推土机、装载机、挖掘机、自卸车及各种矿山机械中。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐磨钢生产，具体地说是一种HB500级低锰含量耐磨钢板的制造方法。
背景技术
耐磨钢主要应用于工作条件恶劣的工程、采矿、建筑、农业、水泥生产、港口、电力以及冶金等机械设备上，如推土机、装载机、挖掘机、自卸车及各种矿山机械等。不仅需要较高的强度硬度来抵抗磨损还需要有一定的耐冲击能力。根据不同的使用条件，对耐磨钢产品性能的需求也存在差异，应采用具有不同硬度和韧性配合的耐磨钢板来实现延长机械设备使用寿命的目的。目前低级别耐磨钢硬度、抗拉强度等较低，不能满足用户的高耐磨性要求。
发明内容
为了克服现存技术难题，本发明的目的是提供一种HB500级低锰耐磨钢板的制造方法，该制造方法得到的耐磨钢板布氏硬度超过470HB、具有良好韧性和高强度的化学成分体系，可以满足6-60mm不同规格产品的性能要求。本发明轧制及热处理工艺简单，热处理参数可控范围较宽，产品综合性能良好，具有很好的开发价值及市场前景。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种HB500级低锰耐磨钢板的制造方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：
1）坯料选择：连铸坯料化学成分按重量百分比为：C 0.25～0.30%，Si 0.20～0.50%，Mn 0.20～0.50%，P ≤0.015%，S ≤0.0050%，Al 0.20～0.05%，Ti 0.010～0.025%，Cr 0.70～1.0%，Mo 0.10～0.35%，B 0.001-0.002%，其余为Fe和不可避免的杂质；且碳当量Ceq（%）≤0.56，碳当量Ceq（%）= C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5；
2）轧制工艺：选择上述连铸坯料，加热温度为1100～1200℃，保温时间为150-180min，轧制方法采用奥氏体在结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段轧制，粗轧每道次压下率10-20%，终轧温度1000～1050℃，粗轧成1.7～2.0倍成品厚度的中间坯；精轧开轧温度为850～920℃，每道次压下率为8～12%；
3）轧后冷却工艺：采用层流冷却，终冷温度600～700℃，冷却速率10～20℃/S；
4）淬火工艺：钢板加热温度为860～940℃，保温时间10～30min，保温后以40℃/S的速度冷却至常温；
5）回火工艺：淬火钢板加热温度为150-300℃，保温时间1-3小时后上冷床空冷，得到HB500级低锰耐磨钢板。
本发明中，连铸坯料化学成分按重量百分比优选为：C 0.27～0.28%，Si 0.28～0.31%，Mn 0.36～0.34%，P ≤0.009%，S ≤0.0020%，Al 0.028～0.037%，Ti 0.016～0.020%，Cr 0.72～0.83%，Mo 0.200～0.202%，B 0.0017%，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明得到的低锰耐磨钢板，布氏硬度至少HB500以上，抗拉强度至少1500MPa，-20℃冲击韧性至少40J/cm，断裂伸长率12%以上。
本发明的主要化学成分含量及主要作用为：
碳是对耐磨钢强度、硬度、淬硬性及耐磨性影响最大的基本元素。碳含量过高，热处理后形成的马氏体硬度较高，但塑性韧性很低，且热处理时易形成裂纹，同时也会降低钢的焊接性能；碳含量过低，硬度降低，同时也降低了耐磨性。
硅在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，与铬结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，随着硅含量的提高，钢的抗拉强度提高，屈服点提高，伸长率下降，钢的面缩率和冲击韧性显著降低，硅含量过高也会恶化钢的焊接性。
锰是好的脱氧剂和脱硫剂。显著提高淬透性。锰溶入铁素体引起固溶强化，硬度随锰含量的提高而上升，冲击韧性则随之下降。锰含量过高，会降低焊接性能。
磷和硫在通常情况下都是钢中有害元素，增加钢的脆性。磷会破坏钢的焊接性能及塑性；硫易与锰结合产生夹杂，还能降低钢的韧性。因此，应尽量减少磷、硫在钢中的含量。但由于在工业生产中，过低的磷、硫含量控制会给冶炼带来困难，因此本发明的磷含量≤0.015%，硫含量≤0.005%。
铝主要用来脱氧。钢中加入少量的铝可细化晶粒，提高冲击韧性。铝含量过高会导致Al的氧化物夹杂增加，降低钢的纯净度。本发明的铝（Al）含量为0.02~0.04%。
钼能显著提高钢的淬透性，提高钢的硬度和强度。钼是中强碳化物形成元素，在钢中主要以碳化物的形式存在，弥散地分布在基体中强化基体，提高钢的硬度。
钛可形成细小的碳、氮化物，阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒。同时也可提高钢的焊接性能。
铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。提高钢的淬透性，同时固溶强化基体，细化组织，显著改善钢的抗氧化作用，增加其抗腐蚀的能力。
铌的溶质拖曳作用和Nb(C,N) 对奥氏体晶界的钉扎作用，均抑制形变奥氏体的再结晶，结合TMCP，可以细化铁素体晶粒，但过高的铌，促进连铸坯产生表面裂纹，且促进焊接近缝区形成粗大的M-A 岛，因此，铌含量应控制在0.02 ～ 0.035% 的范围内。
在钢中加入微量的硼可改善钢的致密性提高钢板淬透性，提高强度。
本发明采用的化学成分中合金元素种类少、合金含量低，以低锰设计用较低的碳当量来保证其焊接性能，并且不含贵重金属元素或含量较少，在保证钢板有较高淬透性的同时还保证了较低的生产成本；钢板表面布氏硬度级别达到HB500，抗拉强度1500Mpa以上，-20℃冲击至少40J/cm，断裂伸长率12%以上，满足用户的高强度、高韧性、高耐磨性的要求，提高机械设备的使用寿命。
本发明具有高硬度、高强度、高韧性，适用于推土机、装载机、挖掘机、自卸车及各种矿山机械中。
附图说明
图1是本发明中钢板扫描电镜组织图。
具体实施方式
以下结合具体实施案例对本发明做进一步的详细描述。
一种本发明所述的HB500级别低锰耐磨钢板制造方法，连铸坯料厚度为150mm。
按本发明所述方法，试制2炉试验钢作为实施例。工艺流程为：铁水预处理→转炉→LF→RH精炼→连铸→钢坯检验→空冷→钢坯验收→加热→除鳞→控轧→控冷→矫直→空冷→钢板表面检查→定尺剪切→淬火→回火→取样→喷印标识→检验→入库。
实施例的化学成分（wt，%）见表1。
表1
| 炉号 | C | Mn | P | S | Si | Cr | Alt | Nb | Mo | Ti | Ceq | B |
| 1 | 0.27 | 0.36 | 0.009 | 0.002 | 0.28 | 0.83 | 0.028 | 0.015 | 0.200 | 0.016 | 0.54 | 0.0017 |
| 2 | 0.28 | 0.34 | 0.009 | 0.002 | 0.31 | 0.72 | 0.037 | 0.015 | 0.202 | 0.016 | 0.53 | 0.0017 |
从表1可以看出，制备的2炉试验钢，化学成分均符合本发明所述要求。
钢坯按所述方法，采用控轧控冷工艺生产的HB500级耐磨钢板，主要工艺要点如下：
轧制工艺：坯料加热温度为1100～1200℃，保温时间为150-180min，轧制方法采用奥氏体在结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段轧制，粗轧每道次压下率10-20%，终轧温度1000～1050℃，粗轧成1.7～2.0倍成品厚度的中间坯；精轧开轧温度为850～920℃，每道次压下率为8～12%；
轧后冷却工艺：采用层流冷却，终冷温度600～700℃，冷却速率10～20℃/S；
淬火工艺：钢板加热温度为860～940℃，保温时间10～30min，保温后以40℃/S的速度冷却至常温；
回火工艺：加热温度为150-300℃，保温时间1-3小时后上冷床空冷，得到HB500低锰耐磨钢钢板。
对实施例钢板取样，按照GB/T 13239-2006，采用MTSNEW810型拉伸试验机，以3mm/min恒定的夹头移动速率进行拉伸，测试横向拉伸性能，试验结果取2个试样的平均值。按照GB/T 229-2007标准，采用NCS系列500J仪器摆锤式冲击试验机，测试-20℃冲击功，试验结果取3个试样的平均值，采用3000BLD/T硬度计测试表面硬度，试验结果取5点的平均值，钢板力学性能测试结果见表2。
表2
| 试样号 | ReL/Mpa | Rm/Mpa | A% | Akv(-20℃纵向)/J | HBW3000 |
| 1 | 1320 | 1680 | 15 | 62 | 511 |
| 2 | 1340 | 1690 | 14 | 59 | 508 |
| 3 | 1310 | 1640 | 16 | 53 | 521 |
| 4 | 1420 | 1790 | 14 | 56 | 505 |
| 5 | 1310 | 1720 | 14 | 58 | 513 |
可以看出，按照本发明工艺生产的试验钢，钢板硬度级别达到HB500，抗拉强度、冲击均满足NM500要求，-20℃冲击功均在50J以上。能满足用户的高强度、高韧性、高耐磨性的要求，提高机械设备的使用寿命。
Claims (2)
1.一种HB500级低锰耐磨钢板的制造方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：
1）坯料选择：连铸坯料化学成分按重量百分比为：C 0.25～0.30%，Si 0.20～0.50%，Mn 0.20～0.50%，P ≤0.015%，S ≤0.0050%，Al 0.020～0.05%，Ti 0.010～0.025%，Cr 0.70～1.0%，Mo 0.10～0.35%，B 0.001-0.002%，其余为Fe和不可避免的杂质；且碳当量Ceq（%）≤0.56，碳当量Ceq（%）= C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5；
2）轧制工艺：选择上述连铸坯料，加热温度为1100～1200℃，保温时间为150-180min，轧制方法采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段轧制，粗轧每道次压下率10-20%，终轧温度1000～1050℃，粗轧成1.7～2.0倍成品厚度的中间坯；精轧开轧温度为850～920℃，每道次压下率为8～12%；
3）轧后冷却工艺：采用层流冷却，终冷温度600～700℃，冷却速率10～20℃/S；
4）淬火工艺：钢板加热温度为860～940℃，保温时间10～30min，保温后以40℃/S的速度冷却至常温；
5）回火工艺：淬火钢板加热温度为150-300℃，保温时间1-3小时后上冷床空冷，得到HB500级低锰耐磨钢板。
2.根据权利要求1所述的HB500级低锰耐磨钢板的制造方法，其特征在于：连铸坯料化学成分按重量百分比优选为：C 0.27～0.28%，Si 0.28～0.31%，Mn 0.36～0.34%，P ≤0.009%，S ≤0.0020%，Al 0.028～0.037%，Ti 0.016～0.020%，Cr 0.72～0.83%，Mo 0.200～0.202%，B 0.0017%，其余为Fe和不可避免的杂质。
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