一種厚規(guī)格和窄硬度區(qū)間耐磨鋼板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種厚規(guī)格和窄硬度區(qū)間耐磨鋼板及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]耐磨鋼板廣泛應(yīng)用于高耐磨性能的工程、采礦、建筑、水泥生產(chǎn)、港口、電力以及冶金等機(jī)械產(chǎn)品上，如礦山翻斗車、推土機(jī)、裝載機(jī)、挖掘機(jī)、自卸車及各種礦山機(jī)械、抓斗、堆取料機(jī)、輸料彎曲結(jié)構(gòu)等。目前國(guó)內(nèi)外耐磨鋼板產(chǎn)品，尤其是厚度在40-60mm、HBW430-470硬度區(qū)間的NM450耐磨鋼板，由于產(chǎn)品厚度規(guī)格大，一般都存在從鋼板表面到1/2板厚硬度大幅度衰減的質(zhì)量問題，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的使用壽命。
[0003]寶山鋼鐵股份有限公司申請(qǐng)的“一種低合金易焊接耐磨鋼、鋼板及其制造方法”專利(申請(qǐng)?zhí)?00810041730.0)，該鋼的化學(xué)成分Mn:1.0-2.8%，Mn高直接導(dǎo)致Pcm值升高，對(duì)鋼板焊接性能不利;該鋼不含提高淬透性的Cr元素，對(duì)于生產(chǎn)大厚度40-60mm鋼板的1/2板厚硬度無法保證，且該鋼最終硬度只能滿足HBW360-430之間。
[0004]寶山鋼鐵股份有限公司申請(qǐng)的“一種高強(qiáng)度高硬度耐磨鋼”專利(申請(qǐng)?zhí)?01010022687.0)，該發(fā)明提供了一種平均布氏硬度在440以上的高強(qiáng)度耐磨鋼板，其C含量為0.20-0.30%，Mn含量為1.40-2.0% ,較高的碳含量和錳含量對(duì)鋼焊接性能起到惡化作用。同時(shí)該鋼添加了0.03 % -0.06 %的V、0.02 % -0.04%的Nb這樣勢(shì)必大大增加產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，且未添加提高淬透性的Cr元素，對(duì)于生產(chǎn)大厚度40-60mm鋼板1/2板厚硬度無法保證。
[0005]寶山鋼鐵股份有限公司申請(qǐng)的“一種高韌性耐磨鋼板及其制造方法”專利(申請(qǐng)?zhí)?00910045273.7),該鋼提高淬透性和硬度的C含量為0.04-0.11%,碳含量過低對(duì)于生產(chǎn)大厚度40-60mm鋼板1/2板厚處的硬度無法保證，且該鋼最終硬度只能滿足大于HBW360，低于本發(fā)明產(chǎn)品HBW430-470。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種厚規(guī)格和窄硬度區(qū)間耐磨鋼板，該鋼板綜合性能指標(biāo)優(yōu)良，能更好的滿足用戶對(duì)NM450耐磨鋼板長(zhǎng)效使用要求，同時(shí)滿足1/2板厚硬度、_20°C低溫沖擊韌性、高強(qiáng)度要求，冷彎性能好。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]—種厚規(guī)格和窄硬度區(qū)間的耐磨鋼板，該鋼板按重量百分比由以下成分組成:C:
0.16?0.23%、S1:0.25?0.55%、Mn:0.60?1.00%、P<0.013%、S<0.003%、T1:0.010?
0.030%、N1:0.25?0.50%、Nb:0?0.030%、Cr:0.40?0.70%、Mo:0.20?0.50%、B:
0.0010?0.0035%、A1:0.010?0.050%，其余為Fe和不可避免的夾雜;其中，Cr和B質(zhì)量百分比之和應(yīng)滿足如下關(guān)系式:
[0009]0.159C+0.235Mn+7.282Τ?+0.249Ν?<Cr+B<0.51C+0.371Mn+8.147Τ?+0.401Ν?，所述關(guān)系式中的各元素代表相應(yīng)元素在所述鋼板中的質(zhì)量百分比。
[0010]上述耐磨鋼板的厚度在40-60mm，表面布氏硬度HBW430?470、1/2板厚布氏硬度不低于HBW416且厚度方向硬度波動(dòng)在HBW14以內(nèi)，抗拉強(qiáng)度在1300MPa?1550MPa，-20°C沖擊功2 34J，同時(shí)冷彎性能好，綜合性能優(yōu)良。
[0011 ]本發(fā)明鋼板成分設(shè)計(jì)的原理及其各成分的作用如下:
[0012]C對(duì)鋼板強(qiáng)度、硬度、韌性及其淬透性影響較大，較高的C含量會(huì)增加鋼的強(qiáng)度、硬度和淬透性，但對(duì)韌性產(chǎn)生惡化作用。因此，本發(fā)明中，C含量控制在0.16 % -0.23 %的范圍內(nèi)。
[0013]Si對(duì)鋼板的強(qiáng)度、耐磨性以及焊接性能也具有影響。硅在鋼中起固溶強(qiáng)化的作用，固溶于鐵素體和奧氏體中，可提高它們強(qiáng)度和硬度，在常見的固溶元素中，Si的固溶強(qiáng)化作用強(qiáng)于Mn、N1、Cr、W、Mo以及V等。另外，硅可以減少摩擦發(fā)熱時(shí)的氧化作用，提到鋼的冷變形硬化率和耐磨性，換言之，鋼的耐磨性能會(huì)隨硅含量的增加而提高。但是硅含量過高會(huì)導(dǎo)致鋼的韌性下降，同時(shí)，硅與氧的親和力比鐵強(qiáng)，焊接時(shí)容易產(chǎn)生低熔點(diǎn)的硅酸鹽，會(huì)增加熔渣和熔化金屬的流動(dòng)性，影響焊接性能。因此，Si含量控制在0.25 % -0.55 %的范圍內(nèi)。
[0014]Mn能夠增加鋼的韌性、強(qiáng)度、硬度，提高鋼的淬透性，改善鋼的熱加工性能;但是錳具有較高的偏析傾向，因此猛含量不易過高，同時(shí)猛含量過高也會(huì)減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。因此，Mn含量控制在0.60 % -1.0 %的范圍內(nèi)。
[0015]P和S是鋼中的有害元素，可影響鋼的脆性。硫在鋼中可與錳形成塑性?shī)A雜物硫化錳，對(duì)鋼板的橫向塑性和韌性具有較大影響；同時(shí)磷也嚴(yán)重影響鋼板的塑性和韌性。換言之，對(duì)于本發(fā)明而言，磷和硫的含量越低越好，但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，磷和硫均不可避免，因此，P含量 <0.013%、S含量 <0.003%。
[0016]Nb可提高鋼板的強(qiáng)度和韌性。在鉬存在的條件下，鈮可在控乳過程中有效地細(xì)化顯微組織的晶粒，同時(shí)還可以降低鋼板的過熱敏感性。焊接過程中，鈮可以阻礙加熱過程中奧氏體晶粒的粗化，改善焊接性能，但Nb成本較高。本發(fā)明中，優(yōu)選地不添加Nb，含量控制在0-0.030%的范圍內(nèi)。
[0017]Ti可與碳、氮形成細(xì)小的含鈦化物，可阻礙連鑄坯再加熱過程中奧氏體晶粒的粗化進(jìn)而細(xì)化晶粒，可提高鋼板的焊接性能，同時(shí)Ti也是鐵素體強(qiáng)化元素，可固溶于鐵素體中提高鐵素體的強(qiáng)度，其強(qiáng)化作用高于Al、Mn、N1、以及Mo等。因此，Ti含量控制在0.010%-
0.030%的范圍內(nèi)。
[0018]Ni能夠提高鋼的韌性，尤其能提高鋼的低溫韌性。因此，Ni含量控制在0.25-
0.50%內(nèi)。
[0019]Cr可提高鋼板的強(qiáng)度，硬度和耐磨性，改善鋼板的抗腐蝕能力。由于鉻在奧氏體中的溶解度較大，淬火后在馬氏體中大量固溶，并在隨后的回火過程中會(huì)析出含鉻碳化物，可提高鋼的強(qiáng)度和硬度。同時(shí)又由于固溶強(qiáng)化基體，細(xì)化組織，可顯著提高鋼的抗氧化能力，增加其抗腐蝕能力。因此，Cr含量控制在0.40 % -0.70 %的范圍內(nèi)。
[0020]Mo能減少鋼的回火脆性，同時(shí)回火時(shí)還能析出細(xì)小的碳化物，能夠提高鋼的強(qiáng)度，但是Mo含量過多會(huì)損害焊接時(shí)形成的熱影響區(qū)的韌性，降低鋼的可焊接性，因此，本發(fā)明中，Mo含量控制在0.20%-0.50%的范圍內(nèi)。
[0021]B可以改善鋼板的致密性和熱乳性能，提高鋼板淬透性，提高強(qiáng)度。本發(fā)明中，B含量控制在0.0010%-0.0035%的范圍內(nèi)。
[0022]為了保證耐磨鋼板的淬硬性、淬透性的同時(shí)確保良好焊接性能，Cr和B質(zhì)量百分比之和應(yīng)滿足如下關(guān)系式:
[0023]0.159C+0.235Mn+7.282Τ?+0.249Ν?< Cr+B<0.51C+0.371Mn+8.147Τ?+0.401Ν?。
[0024]Al的主要作用是脫氧，在鋼中可以細(xì)化晶粒，提高鋼板的沖擊韌性。但是鋁含量過高會(huì)導(dǎo)致鋁的氧化物夾雜增加，降低鋼的純凈度，同時(shí)還影響鋼的熱加工性能，焊接性能。因此，本發(fā)明的Al含量控制在0.01 % -0.050 %的范圍內(nèi)。
[0025]上述耐磨鋼板的制備方法，依次包括冶煉、澆鑄、板坯加熱、乳制、冷卻以及熱處理工序，其中，在所述熱處理工序中，首先進(jìn)行淬火處理，然后進(jìn)行回火處理。
[0026]在上述制備方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述板坯加熱工序中，所述板坯在入爐前溫度控制在250?400°C (比如260°C、280°C、320°C、360°C、380°C、390°C)，加熱溫度為1180?1250°(3(比如1185°(3、1190°(3、1205°(3、1220°(3、1240°(3、1245°0，加熱時(shí)間按8?12min/cm(比如9min/cm、1min/cm、I lmin/cm)以保證鋼還燒勾燒透，其中，均熱時(shí)間為60?10min(比如65min、70min、80min、90min、95min)。所述加熱時(shí)間是板還厚度對(duì)應(yīng)的加熱時(shí)間，均熱時(shí)間是加熱時(shí)間的一部分。
[0027]在上述制備方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述乳制工序中，包括粗乳和精乳兩個(gè)階段;所述粗乳在 1000°C 以上(比如 1020-1100°C、1050-1120°C、1080-1140°C、1100-1180°C、1150-1200°C、1180-1250°C)條件下進(jìn)行完全再結(jié)晶乳制，粗乳共乳制5?9道次(比如6道次、7道次、8道次)，所述粗乳階段鋼坯展寬完畢，最后三個(gè)道次的單道次壓下率215% (比如16%、17%、18%、19%、20%);所述精乳的開乳溫度為850?910°(3(比如855°(3、860°(3、870°(3、880°(3、890°(3、90