CN108893680A - 一种低合金耐磨钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低合金耐磨钢,按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.20~0.60%,硅为0.50~1.5%,锰为2.0~3.0%,铬为0.80~1.2%,钛为0.10~0.30%,镁为0.20~0.40%,钨小于或等于0.025%,镍为0.050~0.10%,钽为0.020~0.060%,硼和氮总量为0.0050~0.025%,硫小于或等于0.0050%,余量为铁和不可避免的杂质。本发明还公开了上述钢板的制备方法,包括:(1)按以上配比配料,球磨1~3h,过100~200目筛,得到合金粉;(2)将上述合金粉冶炼,经铸造、加热、轧制、轧后直接冷却,得到低合金耐磨钢。本发明中的钢硬度高,耐磨性能优异,适于各种机械设备中极易磨损部件。
Description
技术领域
本发明涉及钢材料技术领域,特别是涉及一种低合金耐磨钢及其制备方法。
背景技术
耐磨钢板广泛应用于工作条件特别恶劣,要求高强度,高耐磨性能的工程、采矿、农业、水泥生产、港口、电力以及冶金等机械产品上。传统上一般选用奥氏体高锰钢生产耐磨部件。奥氏体高锰钢在大的冲击载荷作用下,可发生应变诱导马氏体相变,提高其耐磨性。奥氏体高锰钢受限于合金元素含量高、机械加工、焊接性能差、初始硬度低,并不适合广泛应用。
近几十年来,耐磨钢的开发与应用发展很快,一般添加适量的碳及合金元素,通过铸造、轧制及离线热处理等方式进行生产。通过铸造方式生产耐磨钢,生产流程短、工艺简单、易于生产,但存在合金元素含量偏高、力学、焊接和机械加工性能差等缺点;通过轧制方式生产耐磨钢可以进一步减少合金元素含量、提高产品性能,但仍不适合广泛应用;离线淬火+回火热处理是目前耐磨钢板最主要的生产方式,其合金元素较少,产品性能较高,可以稳定工业生产,但随着低碳、节能、环保等要求越来越高,低成本、短流程、高性能产品是钢铁行业发展的必然趋势。
为此,有必要针对上述问题,提出一种低合金耐磨钢及其制备方法,其能够解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低合金耐磨钢及其制备方法,以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种低合金耐磨钢,按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.20~0.60%,硅为0.50~1.5%,锰为2.0~3.0%,铬为0.80~1.2%,钛为0.10~0.30%,镁为0.20~0.40%,钨小于或等于0.025%,镍为0.050~0.10%,钽为0.020~0.060%,硼和氮总量为0.0050~0.025%,硫小于或等于0.0050%,余量为铁和不可避免的杂质。
优选的,按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.30~0.50%,硅为0.75~1.25%,锰为2.2~2.8%,铬为0.90~1.1%,钛为0.15~0.25%,镁为0.25~0.35%,钨为0.010~0.020%,镍为0.070~0.090%,钽为0.030~0.050%,硼和氮总量为0.010~0.020%,硫为0.0010~0.0040%,余量为铁和不可避免的杂质。
优选的,按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.40%,硅为1.0%,锰为2.5%,铬为1.0%,钛为0.20%,镁为0.30%,钨为0.015%,镍为0.080%,钽为0.040%,硼和氮总量为0.015%,硫为0.0025%,余量为铁和不可避免的杂质。
优选的,所述硼和所述氮的质量之比为1:2。
本发明还提供一种低合金耐磨钢的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照以下质量百分比进行配料:碳为0.20~0.60%,硅为0.50~1.5%,锰为2.0~3.0%,铬为0.80~1.2%,钛为0.10~0.30%,镁为0.20~0.40%,钨小于或等于0.025%,镍为0.050~0.10%,钽为0.020~0.060%,硼和氮总量为0.0050~0.025%,硫小于或等于0.0050%,余量为铁,球磨1~3h,过100~200目筛,得到合金粉;
(2)将上述合金粉冶炼,经铸造、加热、轧制、轧后直接冷却,得到低合金耐磨钢。
优选的,上述步骤(2)中,加热过程中的温度为1200~1300℃,轧制过程中的温度为900~1000℃。
与现有技术相比,本发明的优点在于:本发明中的钢硬度高,耐磨性能优异,适于各种机械设备中极易磨损部件。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明:根据下述实施例,可以更好地理解本发明。然而,本领域的技术人员容易理解,实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明,而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种低合金耐磨钢,按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.20~0.60%,硅为0.50~1.5%,锰为2.0~3.0%,铬为0.80~1.2%,钛为0.10~0.30%,镁为0.20~0.40%,钨小于或等于0.025%,镍为0.050~0.10%,钽为0.020~0.060%,硼和氮总量为0.0050~0.025%,硫小于或等于0.0050%,余量为铁和不可避免的杂质。
本发明还公开一种低合金耐磨钢的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照以下质量百分比进行配料:碳为0.20~0.60%,硅为0.50~1.5%,锰为2.0~3.0%,铬为0.80~1.2%,钛为0.10~0.30%,镁为0.20~0.40%,钨小于或等于0.025%,镍为0.050~0.10%,钽为0.020~0.060%,硼和氮总量为0.0050~0.025%,硫小于或等于0.0050%,余量为铁,球磨1~3h,过100~200目筛,得到合金粉;
(2)将上述合金粉冶炼,经铸造、加热、轧制、轧后直接冷却,得到低合金耐磨钢。
下述以具体地实施例进行说明,以制备本发明中的低合金耐磨钢。
实施例1
按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.20%,硅为0.50%,锰为2.0%,铬为0.80%,钛为0.10%,镁为0.20%,钨为0%,镍为0.050%,钽为0.020%,硼和氮总量为0.0050%,硫为0%,余量为铁和不可避免的杂质,其力学性能见表1。
一种低合金耐磨钢的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照以上质量百分比进行配料,球磨1h,过100目筛,得到合金粉;
(2)将上述合金粉冶炼,经铸造、加热、轧制、轧后直接冷却,得到低合金耐磨钢。
实施例2
按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.30%,硅为0.75%,锰为2.2%,铬为0.90%,钛为0.15%,镁为0.25%,钨为0.010%,镍为0.070%,钽为0.030%,硼和氮总量为0.010%,硫为0.0010%,余量为铁和不可避免的杂质,其力学性能见表1。
一种低合金耐磨钢的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照以上质量百分比进行配料,球磨2h,过150目筛,得到合金粉;
(2)将上述合金粉冶炼,经铸造、加热、轧制、轧后直接冷却,得到低合金耐磨钢。
实施例3
按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.40%,硅为1.0%,锰为2.5%,铬为1.0%,钛为0.20%,镁为0.30%,钨为0.015%,镍为0.080%,钽为0.040%,硼和氮总量为0.015%,硫为0.0025%,余量为铁和不可避免的杂质,其力学性能见表1。
一种低合金耐磨钢的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照以上质量百分比进行配料,球磨2h,过150目筛,得到合金粉;
(2)将上述合金粉冶炼,经铸造、加热、轧制、轧后直接冷却,得到低合金耐磨钢。
实施例4
按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.50%,硅为1.25%,锰为2.8%,铬为1.1%,钛为0.25%,镁为0.35%,钨为0.020%,镍为0.090%,钽为0.050%,硼和氮总量为0.020%,硫为0.0040%,余量为铁和不可避免的杂质,其力学性能见表1。
一种低合金耐磨钢的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照以上质量百分比进行配料,球磨2h,过150目筛,得到合金粉;
(2)将上述合金粉冶炼,经铸造、加热、轧制、轧后直接冷却,得到低合金耐磨钢。
实施例5
按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.60%,硅为1.5%,锰为3.0%,铬为1.2%,钛为0.30%,镁为0.40%,钨为0.025%,镍为0.10%,钽为0.060%,硼和氮总量为0.025%,硫为0.0050%,余量为铁和不可避免的杂质,其力学性能见表1。
一种低合金耐磨钢的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照以上质量百分比进行配料,球磨3h,过200目筛,得到合金粉;
(2)将上述合金粉冶炼,经铸造、加热、轧制、轧后直接冷却,得到低合金耐磨钢。
表1实施例1~5中钢的力学性能
由上表1可以看出,本发明中钢的抗拉强度大于或等于1995MPa,-30℃低温冲击功大于或等于30J,延伸率大于10%,布氏硬度大于或等于635HBW,可见本发明中的钢硬度高,耐磨性能优异,因此具有较好的力学性能。
最后,还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
Claims (6)
1.一种低合金耐磨钢,其特征在于,按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.20~0.60%,硅为0.50~1.5%,锰为2.0~3.0%,铬为0.80~1.2%,钛为0.10~0.30%,镁为0.20~0.40%,钨小于或等于0.025%,镍为0.050~0.10%,钽为0.020~0.060%,硼和氮总量为0.0050~0.025%,硫小于或等于0.0050%,余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低合金耐磨钢,其特征在于,按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.30~0.50%,硅为0.75~1.25%,锰为2.2~2.8%,铬为0.90~1.1%,钛为0.15~0.25%,镁为0.25~0.35%,钨为0.010~0.020%,镍为0.070~0.090%,钽为0.030~0.050%,硼和氮总量为0.010~0.020%,硫为0.0010~0.0040%,余量为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的低合金耐磨钢,其特征在于,按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.40%,硅为1.0%,锰为2.5%,铬为1.0%,钛为0.20%,镁为0.30%,钨为0.015%,镍为0.080%,钽为0.040%,硼和氮总量为0.015%,硫为0.0025%,余量为铁和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的低合金耐磨钢,其特征在于,所述硼和所述氮的质量之比为1:2。
5.一种低合金耐磨钢的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按照以下质量百分比进行配料:碳为0.20~0.60%,硅为0.50~1.5%,锰为2.0~3.0%,铬为0.80~1.2%,钛为0.10~0.30%,镁为0.20~0.40%,钨小于或等于0.025%,镍为0.050~0.10%,钽为0.020~0.060%,硼和氮总量为0.0050~0.025%,硫小于或等于0.0050%,余量为铁,球磨1~3h,过100~200目筛,得到合金粉;
(2)将上述合金粉冶炼,经铸造、加热、轧制、轧后直接冷却,得到低合金耐磨钢。
6.根据权利要求5所述的低合金耐磨钢的制备方法,其特征在于,上述步骤(2)中,加热过程中的温度为1200~1300℃,轧制过程中的温度为900~1000℃。
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