低溫韌性和耐腐蝕磨損性?xún)?yōu)異的耐磨損鋼板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及適合用于產(chǎn)業(yè)機(jī)械、搬運(yùn)設(shè)備等的部件的耐磨損鋼板（abrasion resistant steel plate)。本發(fā)明的耐磨損鋼板低溫韌性?xún)?yōu)異，特別適合用于在因與含有 水分的土和沙子接觸而產(chǎn)生的磨損成為問(wèn)題的部位使用的部件。
【背景技術(shù)】
[0002] 一直以來(lái)，在建筑、土木、礦山等工地使用的例如電鏟、推土機(jī)、料斗、吊桶、自卸車(chē) 等產(chǎn)業(yè)機(jī)械、搬運(yùn)設(shè)備等的部件因與土和沙子等的接觸而磨損。因此，制造上述部件時(shí)，為 了延長(zhǎng)其壽命使用耐磨損性?xún)?yōu)異的鋼材。鑒于實(shí)際的使用環(huán)境，假定土和沙子等有干燥、 濕潤(rùn)等各種狀態(tài)。特別是處于濕潤(rùn)狀態(tài)的土和沙子等有時(shí)含有腐蝕性物質(zhì)（corrosive material)。這種情況下，處于濕潤(rùn)狀態(tài)的土和沙子等產(chǎn)生的磨損將變成在含有腐蝕性物質(zhì) 的環(huán)境下的磨損，即所謂的腐蝕磨損（corrosive wear)。已知腐蝕磨損作為磨損環(huán)境是非 常嚴(yán)苛的。因此，需求耐腐蝕磨損性?xún)?yōu)異的耐磨損鋼材。
[0003] 另外，還假定這些產(chǎn)業(yè)機(jī)械、搬運(yùn)設(shè)備等在o°c以下的低溫環(huán)境使用。因此，要求這 些產(chǎn)業(yè)機(jī)械、搬運(yùn)設(shè)備等的部件中使用的鋼材在具有耐磨損性、耐腐蝕磨損性的基礎(chǔ)上還 具有優(yōu)異的低溫韌性。
[0004] 針對(duì)這樣的要求，例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，提出了一種低溫韌性?xún)?yōu)異的高硬度耐磨損 鋼的制造方法，即，對(duì)具有如下組成的鋼片進(jìn)行熱軋后，從Ar 3相變點(diǎn)以上的溫度開(kāi)始進(jìn) 行淬火處理，接著進(jìn)行回火，得到高強(qiáng)度耐磨損鋼，上述鋼片以質(zhì)量％計(jì)含有C:0. 30~ 0. 50%，并含有適量的 Si、Mn、Al、N、Ti、Nb、B，還含有 Cr :0. 10 ~0. 50%、Mo :0. 05 ~ 1. 00%。專(zhuān)利文獻(xiàn)1記載的技術(shù)中，通過(guò)含有大量Cr、Mo,提高了鋼的淬火性，并且強(qiáng)化了 晶界，提高了低溫韌性。另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)1記載的技術(shù)中，通過(guò)實(shí)施回火處理進(jìn)一步提高了 低溫韌性。
[0005] 另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，提出了一種水淬及回火處理后的韌性和耐延遲斷裂特性?xún)?yōu) 異的高韌性耐磨損鋼板，其以質(zhì)量％計(jì)含有C :0. 18~0. 25%、Si :0. 10~0. 30%、Mn : 0? 03~0? 10%，并含有適量的Nb、Al、N、B、還含有Cr :1. 00~2. 00%、Mo :超過(guò)0? 50~ 0. 80%。專(zhuān)利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)中，通過(guò)將Mn含量抑制到較低且含有大量Cr、Mo,提高了 鋼板的淬火性，能夠確保規(guī)定的硬度，并且提高了韌性和耐延遲斷裂特性。另外，專(zhuān)利文獻(xiàn) 2記載的技術(shù)中，通過(guò)實(shí)施回火處理進(jìn)一步提高了低溫韌性。
[0006] 另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)3中，提出了一種高韌性耐磨損鋼，其以質(zhì)量％計(jì)含有C :0. 30~ 0. 45%、Si :0. 10 ~0. 50%、Mn :0. 30 ~1. 20%、Cr :0. 50 ~1. 40%、M〇 :0. 15 ~0. 55%、 B :0. 0005~0. 0050%、sol.Al :0. 015~0. 060%，還含有適量的Nb和/或Ti。專(zhuān)利文獻(xiàn) 3記載的技術(shù)中，通過(guò)含有大量Cr、Mo,提高了鋼的淬火性，并且強(qiáng)化了晶界，提高了低溫韌 性。
[0007] 另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)4中，提出了一種耐磨損鋼的制造方法，S卩，對(duì)具有如下組成的鋼 以900°C以下的奧氏體未再結(jié)晶區(qū)中累積壓下率為50%以上進(jìn)行熱軋后，從Ar3A以上開(kāi) 始淬火，其后進(jìn)行回火，上述鋼以質(zhì)量％計(jì)含有c:0. 05~0. 40%、Cr :0. 1~2. 0%，還含有 適量的Si、Mn、Ti、B、Al、N，可以進(jìn)一步含有Cu、Ni、Mo、V作為任意成分。該技術(shù)中，對(duì)奧氏 體晶粒伸展的組織進(jìn)行直接淬火、回火，形成使原奧氏體粒晶伸展的回火馬氏體組織，從而 顯著提高了低溫韌性。
[0008] 另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)5中，提出了一種具有如下組成的低溫韌性?xún)?yōu)異的耐磨損鋼板，其 以質(zhì)量％計(jì)含有(： ：0.10~0.30%、51:0.05~1.0%、]?11:0.1~2.0%、1 :0.10~1.40%、 B:0? 0003 ~0? 0020%，還含有 Ti :0? 005 ~0? 10%和 / 或 A1 :0? 035 ~0? 1%。應(yīng)予說(shuō)明， 專(zhuān)利文獻(xiàn)5記載的技術(shù)中，可以進(jìn)一步含有選自Cu、Ni、Cr、V中的1種以上。由此，使鋼板 具有高的表面硬度，耐磨損性?xún)?yōu)異，并且低溫韌性也優(yōu)異。
[0009] 另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)6中，記載了彎曲加工性?xún)?yōu)異的耐磨損鋼板。專(zhuān)利文獻(xiàn)6記載的技 術(shù)涉及一種具有以質(zhì)量％計(jì)含有C :0. 05~0. 30%、Ti :0. 1~1. 2%且固溶C量為0. 03% 以下的組成，并具有基體為鐵素體相、基體中分散有硬質(zhì)相的組織的耐磨損鋼板。應(yīng)予說(shuō) 明，專(zhuān)利文獻(xiàn)6中記載的耐磨損鋼板可以進(jìn)一步含有Nb、V中的1種或2種，Mo、W中的1種 或2種，Si、Mn、Cu中的1種或2種，Ni、B中的1種或2種以及Cr。由此，專(zhuān)利文獻(xiàn)6中記 載的耐磨損鋼板在其硬度不明顯增大的情況下使針對(duì)土和沙子磨損的耐磨損性和彎曲加 工性均提尚。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0012] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)平08 - 41535號(hào)公報(bào)
[0013] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)平02 - 179842號(hào)公報(bào)
[0014] 專(zhuān)利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)昭61 - 166954號(hào)公報(bào)
[0015] 專(zhuān)利文獻(xiàn)4 :日本特開(kāi)2002 - 20837號(hào)公報(bào)
[0016] 專(zhuān)利文獻(xiàn)5 :日本特開(kāi)2007 - 92155號(hào)公報(bào)
[0017] 專(zhuān)利文獻(xiàn)6 :日本特開(kāi)2007 - 197813號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1~5中記載的各技術(shù)的目的在于具備低溫韌性和耐磨損性。另外，專(zhuān) 利文獻(xiàn)6中記載的技術(shù)的目的在于兼具彎曲加工性和耐磨損性。這些專(zhuān)利文獻(xiàn)中均沒(méi)有對(duì) 在處于濕潤(rùn)狀態(tài)的土和沙子這樣的含有腐蝕性物質(zhì)的環(huán)境下的磨損進(jìn)行過(guò)研宄，存在沒(méi)有 充分重視耐腐蝕磨損性這樣的問(wèn)題。
[0019] 另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)1~4中記載的各技術(shù)以進(jìn)行回火作為必要條件，存在制造成本增 大這樣的問(wèn)題。另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)5中記載的技術(shù)必須含有W，存在制造成本增大的問(wèn)題。另 外，專(zhuān)利文獻(xiàn)6中記載的技術(shù)以鐵素體為主相，存在表面硬度低且耐磨損性不充分這樣的 問(wèn)題。
[0020] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，以低廉的成本提供耐磨損性?xún)?yōu)異且 兼?zhèn)鋬?yōu)異低溫韌性和優(yōu)異的耐腐蝕磨損性的耐磨損鋼板。
[0021] 本發(fā)明人等為了實(shí)現(xiàn)上述目的，對(duì)鋼板的耐磨損性以及各種重要因素對(duì)低溫韌 性、耐腐蝕磨損性的影響進(jìn)行了深入研宄。其結(jié)果，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)通過(guò)成為含有適量Cr 和Mo作為必需成分的組成，能夠顯著提高鋼板的耐腐蝕磨損性。推測(cè)這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)含有Cr 和Mo,即便鋼板暴露于具有各種pH的濕潤(rùn)狀態(tài)的土和沙子中，由于Cr和Mo以含氧酸的形 式存在，所以抑制腐蝕磨損。
[0022] 此外，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)如果在成為上述組成的基礎(chǔ)上，能夠?qū)摪宓谋砻嬗捕染S 持得較高，則針對(duì)土和沙子磨損的耐磨損性和耐腐蝕磨損性顯著提高。
[0023] 此外，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)通過(guò)使鋼板含有適量Cr和Mo作為必需成分，并且以滿(mǎn)足 由下式⑴定義的DI *為45以上的方式至少含有適量C、Si、Mn、P、S、Al、Cr、Mo,能夠 提高淬火性，通過(guò)形成以淬火態(tài)馬氏體相為主相的組織，能夠確保表面硬度以布氏硬度 HBW10/3000計(jì)為450以上，另外通過(guò)將淬火態(tài)馬氏體相微細(xì)化至原奧氏體（y)粒徑為 30 y m以下，能夠確保優(yōu)異的耐磨損性，并且還能夠確保優(yōu)異的低溫韌性。
[0024] DI * = 33. 85X(0? 1XC)05X(0? 7XSi+l)X(3. 33XMn+l)X(0? 35XCU+1)X(0? 36XNi+l)X(2. 16XCr+l)X(3XMo+l)X(1. 75XV+1) (1)
[0025] (其中，C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V:各元素的含量（質(zhì)量％ ))
[0026] 本發(fā)明是基于上述觀點(diǎn)進(jìn)一步研宄而完成的。即，本發(fā)明的要點(diǎn)如下。
[0027] (1) 一種低溫韌性和耐腐蝕磨損性?xún)?yōu)異的耐磨損鋼板，其特征在于，具有如下成 分組成：以滿(mǎn)足由下述式（1)定義的DI *為45以上的方式以質(zhì)量％計(jì)含有C:0. 23~ 0? 35 %、Si :0? 05 ~1. 00 %、Mn :0? 1 ~2. 0 %、P :0? 020 % 以下、S :0? 005 % 以下、A1 : 0. 005~0. 100%、Cr :0. 03~2. 0%、M〇 :0. 03~1. 0%，剩余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì) 構(gòu)成，并具有以淬火態(tài)馬氏體相為主相且原奧氏體粒徑為30 ym以下的組織，表面硬度以 布氏硬度HBW10/3000計(jì)為450以上。
[0028] DI * = 33. 85X(0? 1XC)05X(0? 7XSi+l)X(3. 33XMn+l)X(0? 35XCU+1)X(0? 36XNi+l)X(2. 16XCr+l)X(3XMo+l)X(1. 75XV+1)......式（1)
[0029] (式（1)中