CN104532150B - 一种经济型、超宽锯片钢及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种经济型、超宽锯片钢及其制造方法,其成分重量百分比为:C:0.35~0.45%,Si:0.10~0.50%,Mn:0.60~1.20%,P≤0.030%,S≤0.010%,B:0.0010~0.0040%,Al:0.010~0.080%,Ti≤0.060%,Ca:0.0010~0.0080%,N≤0.0080%,O≤0.0080%,H≤0.0004%,及Nb 0.001~0.050%、Cr 0.01~0.50%、Mo 0.01~0.50%、Ni 0.01~0.50%、V 0.01~0.15%中的一种或几种,且满足0.15%≤(Cr/5+Mn/6+50B)≤0.45%,其余为Fe和不可避免的杂质。该钢屈服强度大于850MPa,抗拉强度1000~1400MPa,延伸率大于10%,夏比V型纵向冲击功可达50‑90J。本发明通过高温终轧、在线水冷、回火工艺过程,生产板厚6.0‑16.0mm钢板,再加工成直径达1700‑4500mm锯片片体,整个锯片片体截面硬度能够达到30‑40HRC,并且硬度值分布均匀。
Description
技术领域
本发明涉及锯片基体用钢,特别是涉及一种经济型、超宽锯片钢及其制造方法,该钢屈服强度大于850MPa,抗拉强度1000~1400MPa,延伸率为大于10%,洛氏硬度为30~40HRC,夏比V型纵向冲击功可达50-90J。
背景技术
金刚石圆锯片用钢,其切割对象是花岗岩、大理石等石材。由于金刚石锯片以高速旋转对石材进行切割,通常切割花岗石的线速度为25~40m/s,切割大理石的线速度为45~60m/s。具有一定振动频率的锯片,在切割过程中振动频率增加,会产生共振现象。这就要求锯片具有高的弹性极限和高的屈强比;其次,由于锯片的不平度,或是锯片安装不良,切割时产生侧压力使锯片反复弯曲,导致锯片刚度降低,或发生疲劳破坏,所以锯片还应具有高的刚度和疲劳强度;再者,在切割过程中,锯片要承受高速旋转产生的离心力,水槽部位承受循环的切割压力和冲击力,锯片还应具有一定的强韧性,为此,锯片必须通过调质处理来获得使用性能要求,由于锯片是在油中进行淬火,再回火处理,回火时间一般在12~14小时,这种调质热处理工艺在技术上有明显缺点,首先是生产工艺复杂、周期长、能耗高,其次是油淬造成的环境污染,如美国专利US4140524A,US5863358A,日本专利JP08013030A和欧洲专利EP0530175A2。中国专利CN1241645A,CN02116753.2,CN1212193A,ZL2005100283124等。
为此有必要研制强度、红硬性、韧性更好、环境友好型锯片用钢。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种经济型、超宽锯片钢及其制造方法,该钢屈服强度大于850MPa,抗拉强度1000~1400MPa,延伸率为大于10%,洛氏硬度为30~40HRC,能够应用于直径达1700~4500mm锯片片体。
为达到上述目的,本发明的技术方案是:
本发明以中高碳、锰、铬、硼为主添加元素,经电炉(转炉)-LF-VD(RH)冶炼后浇铸,通过高温终轧、在线水冷、回火工艺过程,生产板厚6.0-16.0mm钢板,再加工成直径达1700-4500mm锯片片体,整个锯片片体截面硬度能够达到30-40HRC,并且硬度值分布均匀。
具体的,本发明的经济型、超宽锯片钢,其成分重量百分比为:C:0.35~0.45%,Si:0.10~0.50%,Mn:0.60~1.20%,P≤0.030%,S≤0.010%,B:0.0010~0.0040%,Al:0.010~0.080%,Ti≤0.060%,Ca:0.0010~0.0080%,N≤0.0080%,O≤0.0080%,H≤0.0004%,及Nb 0.001~0.050%、Cr 0.01~0.50%、Mo 0.01~0.50%、Ni 0.01~0.50%、V 0.01~0.15%中的一种或几种,0.15%≤(Cr/5+Mn/6+50B)≤0.45%,其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明中主要基本元素作用有以下几个方面:
C,0.35-0.45%,是钢中最经济、最基本的强化元素,是保证淬火硬度和淬透性的重要元素。
Si,0.10-0.50%,适当硅含量可以帮助脱氧,并和钙铝一起形成硅酸盐,有助于改善切削加工性能。但太高的硅含量会增加钢的脆性。
Mn,0.60-1.20%,是保证淬火硬度和淬透性的重要元素。
Cr,0.01-0.50%,加入铬,主要是提高淬透性。由于铬是能够显著提高淬透性的合金元素,加入后能够改善淬透性,尤其是提高大直径锯片基体的淬透性。
Mo,0.01-0.50%,可以细化晶粒,提高强度和韧性。钼在钢中存在于固溶体相和碳化物相中,因此,含钼钢同时具有固溶强化和碳化物弥散强化的作用。钼可以提高回火稳定。
Ni,0.01-0.50%,镍可以降低临界冷却速度、提高钢的淬透性。
Nb,0.001-0.050%,Nb的细化晶粒和析出强化作用,对提高材料强韧性贡献是极为显著的,是强烈的C、N化物的形成元素,强烈地抑制奥氏体晶粒长大。
V,0.01-0.15%,具有较高的析出强化作用。V主要是通过热处理后生成的细小VC、VN颗粒使钢强化,因此提高钢中C、N的含量以形成钒的氮化物或碳化物增加强化因素。
Ca,0.0010-0.0080%,钙处理可以控制夹杂物形态,浇铸过程中改善钢液的流动性。
N≤0.0080%,在钒微合金化钢中,适当的氮含量可以提高钢的红硬性。但过高的氮含量会损害钢的韧性,也会增加连铸坯的脆性,降低可制造性。
O≤0.0080%,H≤0.0004%,钢中过多的氮和氢对钢的性能尤其对焊接性、冲击韧性和抗裂性是十分不利的,降低钢板的质量及使用寿命,但控制过严会大幅增加生产成本。
B,0.0010~0.0040%,硼增加钢的淬透性但含量过高将导致热脆现象,影响钢的焊接性能及热加工性能,因此需要严格控制B含量。
Al,0.010-0.080%,适当铝含量可以帮助脱氧,并和钙、硅一起形成易于上浮的低熔点夹杂物,提高钢质纯净度。
Ti≤0.060%,钛是强碳化物形成元素之一,与碳形成细微的TiC颗粒,提高钢的耐磨性。
P,≤0.030%和S,≤0.010%,尽量降低该两杂质元素含量,以降低偏析,提高钢质纯净度,并提高钢的韧性。
Cr、Mn和B,在满足各元素含量要求范围基础上,又需满足0.15%≤(Cr/5+Mn/6+50B)≤0.45%。Cr、Mn和B在本发明中是提高钢的淬透性的主要合金元素,但各元素的对钢的淬透性的影响效果不同,因此本发明成分设计中控制“Cr/5+Mn/6+50B”钢种淬透性的当量,通过此当量来控制各合金元素的含量和配比,得到影响本发明钢种的淬透性的最佳效果:既不会由于含量过低而降低钢的淬透性,又不会因含量过高而富裕量过大,甚至造成合金元素的浪费、降低钢的韧性、焊接性能等。
本发明的经济型、超宽锯片钢的制造方法,其特征是,包括如下步骤:
1)冶炼、铸造
按上述成分冶炼、连铸或模铸,模铸后需经初轧成钢坯,连铸坯或模铸后初轧坯采用缓冷;
2)轧制
连铸坯或初轧钢坯加热,加热温度1100℃~1250℃,,终轧温度850~950℃,轧后钢板采用水冷,开始冷却温度:780~850℃;停止冷却温度:250~450℃,冷却速度,30~70℃/s;如果停止冷却温度300±50℃,金相组织为马氏体;停止冷却温度400±50℃,金相组织为马氏体+少量屈氏体;
3)回火
回火温度为350~550℃,不同停止冷却温度的金相组织其回火后的组织也不同,停止冷却温度300±50℃的金相组织,350~550℃回火后组织为回火索氏体组织;停止冷却温度400±50℃的金相组织,350~550℃回火后组织为回火索氏体+屈氏体组织,回火硬度都为30~40HRC。
本发明的有益效果:
与以往专利相比,本发明钢成分设计简单,合理,主要以中高碳、锰、硼为主添加元素,降低了生产制造成本;在轧制过程中采用控轧控冷工艺,在充分细化显微组织的同时,采用在线水冷方式冷却,省去了离线淬火工艺,缩短了生产流程,提高生产效率,降低生产成本。为降低钢板的淬硬性,避免钢板开裂,停止冷却温度控制在250-500℃,通过离线回火可得到综合性能优异的回火索氏体组织,确保了直径达1700-4500mm锯片基体的淬透性和红硬性,也保证了锯片的韧性要求。本发明所涉及的锯片基体具有优异的强韧性匹配,有益于延长使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
以下实施例1-6的锯片钢和对比例1(CN1212193中实施例)锯片钢,其化学成分的重量百分比如表1所示。
实施例1-10的锯片钢和对比例1锯片钢的制造方法为:
将相应的冶炼原料依次按照如下步骤进行:冶炼→铸造→加热→轧制→淬火→回火。
实施例1-6和对比例1的具体工艺参数如表2所示。力学性能如表3-表5所示。
从表5可知,本发明实施例1-6的钢板力学性能优异,满足用户要求,且明显优于对比钢种1。
表3本发明钢的拉伸性能
表4本发明钢的淬火态硬度,HRC
表面硬度 | 1/4厚硬度 | 1/2厚硬度 | |
实施例1 | 49.4/47.4/48.6 | 47.7/47.4/47.5 | 47.3/47.3/47.5 |
实施例2 | 48.9/48.1/47.3 | 48.3/48.0/47.2 | 48.0/48.1/47.3 |
实施例3 | 48.5/48.2/47.2 | 48.0/47.5/48.1 | 47.8/48.0/48.1 |
实施例4 | 48.2/48.0/47.6 | 48.1/47.8/48.0 | 48.0/48.0/48.1 |
实施例5 | 48.3/48.0/47.6 | 48.1/48.0/47.8 | 47.8/48.0/448.1 |
实施例6 | 48.1/47.9/47.7 | 48.0/47.8/47.8 | 48.1/47.9/47.9 |
表5本发明钢的淬火+回火态硬度,HRC
表6本发明钢的淬火+回火冲击韧性
Claims (4)
1.一种经济型、超宽锯片钢,其成分重量百分比为:C:0.35~0.45%,Si:0.10~0.50%,Mn:0.60~1.20%,P≤0.030%,S≤0.010%,B:0.0010~0.0040%,Al:0.010~0.080%,Ti≤0.060%,Ca:0.0010~0.0080%,N≤0.0080%,O≤0.0080%,H≤0.0004%,及Nb 0.001~0.050%、Cr0.01~0.50%、Mo 0.01~0.50%、Ni 0.01~0.50%、V 0.01~0.15%中的一种或几种,0.15%≤(Cr/5+Mn/6+50B)≤0.45%,其余为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的经济型、超宽锯片钢,其特征是,该钢屈服强度大于850MPa,抗拉强度1000~1400MPa,延伸率为大于10%,洛氏硬度为30~40HRC。
3.如权利要求1所述的经济型、超宽锯片钢的制造方法,其特征是,包括如下步骤:
1)冶炼、铸造
按权利要求1所述成分冶炼、连铸或模铸,模铸后需经初轧成钢坯,连铸坯或模铸后初轧坯采用缓冷;
2)轧制
连铸坯或初轧钢坯加热,加热温度1100℃~1250℃,钢板终轧温度850~950℃,轧后钢板采用水冷,开始冷却温度:780~850℃;停止冷却温度:250~450℃,冷却速度,30~70℃/s;如果停止冷却温度300±50℃,金相组织为马氏体;停止冷却温度400±50℃,金相组织为马氏体+少量屈氏体;
3)回火
回火温度为350~550℃,不同停止冷却温度的金相组织其回火后的组织也不同,其中,停止冷却温度300±50℃的金相组织,350~550℃回火后组织为回火索氏体组织;停止冷却温度400±50℃的金相组织,350~550℃回火后组织为回火索氏体+屈氏体组织,回火硬度为30~40HRC。
4.如权利要求3所述的经济型、超宽锯片钢的制造方法制造的锯片钢,其屈服强度大于850MPa,抗拉强度1000~1400MPa,延伸率为大于10%,洛氏硬度为30~40HRC。
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