專利名稱：一種耐磨鋼及其熱處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬材料技術領域，尤其涉及一種耐磨鋼及其熱處理方法。
背景技術：
在科學技術和現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展的今天，機械設備的運轉速度越來越高，許多工件和設備由于磨損而迅速失效，造成的材料浪費，經濟損失相當驚人。耐磨材料的發(fā)展已成為影響現(xiàn)代生產效率的重要因素，耐磨鋼廣泛地應用于冶金、礦山、建材、電力、鐵路和軍事等各個部門中，如挖掘機斗齒、球磨機襯板、破碎機顎板、破碎壁、軋白壁、拖拉機履帶板、風扇磨沖擊板和鐵路道盆等等。目前生產的耐磨鋼綜合性能比較低，如較早的高錳耐磨鋼，需要在強烈的沖擊載荷或擠壓載荷下受力表面被加工硬化，硬度提高才具有較好的耐磨性，使用范圍較窄；一些 低合金耐磨鋼因為碳當量較高而不利于焊接使用，且大都需要進行離線熱處理，存在生產能耗大、生產效率低等問題。現(xiàn)有專利技術CN 101381847A “高抗拉強度的耐沖刷磨蝕鋼及其生產方法”，提供了一種抗拉強度為800Mpa左右的耐磨鋼，其含有Crl. O 6. 5%，成本較高；而且其1200°C左右的開軋溫度，導致其奧氏體晶粒過分長大且能源消耗較多?，F(xiàn)有專利技術CN 101250673A “一種超高強度耐磨鋼及其生產方法”，提供了一種抗拉強度為1300Mpa左右的耐磨鋼，具有較好的耐磨性，但其需要進行950°C淬火+500°C回火的調質工藝，同樣存在生產能耗大、生產效率低的問題。日本NKK 公司發(fā)明的 EP 0527276 “An abrasion resistant steel”,該鋼具有硬度值HB最大為503，抗拉強度約為1230MPa，因此具有優(yōu)異的耐磨性能，但是該專利實施例中HB > 300級別耐磨鋼的碳含量為O. 19 O. 34%，典型成分為O. 30%，將導致鋼材的沖擊韌性和焊接性降低，而且該鋼也采取離線淬火工藝生產。美國Armco 公司發(fā)明的 US 4494988 “Galling and wear resistant steelalloy”，該鋼HRC達到45左右，具有較好的耐磨性，但該鋼含有較高的合金含量Cr4 6%，Ν 4 6%，必將提高煉鋼成本；而且該鋼含有O. 07%的P，將導致鋼材的韌性下降，不利于加工和焊接。由以上現(xiàn)有對比技術可知，目前可用于機械設備等構件的耐磨鋼存在如下不足I)碳、鉻含量較高，降低鋼的韌性，且不利于焊接；2)含有較高的Cr、Mo等合金元素，生產成本較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種耐磨鋼及其熱處理方法，克服現(xiàn)有技術的不足，成分設計合理，經離線熱處理后屈服強度> 1050Mpa、抗拉強度> 1220Mpa、布氏硬度HB > 360。為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是一種耐磨鋼，其特征在于，其化學成分的含量按重量百分比為C0. 14 O. 16%,SiO. 36 O. 49 %、Mnl. 06 I. 24 %、P 彡 0. 020 %，S 彡 0. OlO %，NiO. 26 0. 34 %、CrO. 41 0. 49 %, MoO. 31 0. 39 %、NbO. 03 0. 05 %、VO. 04 0. 06 %、TiO. Ol
0.025%,B ^ 0. 003%,AlsO. 005 0. 04%，其余為Fe以及不可避免的雜質。上述合金元素種類中，C是影響低合金耐磨鋼組織性能的關鍵元素，其變化幅度很大，碳含量不同可獲得硬度和韌性的不同匹配關系，也是提高鋼材硬度最便宜最直接的元素，但是高碳合金硬度高會造成韌性不足，且不利于結構件的焊接，低碳合金韌性較高而硬度偏低；Si是煉鋼脫氧的必要元素，具有一定固溶強化的作用，也能抑制第一類回火脆性，改善馬氏體的回火穩(wěn)定性，提高回火溫度，獲得較好性能;Mn是提高強度和韌性的主要元素，能顯著提高鋼淬透性的元素，成本十分低廉，是主要添加元素，但Mn過高會使鋼的延展性降低；A1是脫氧元素，可以作為AlN形成元素，有效地細化晶粒，達到很好的脫氧效果；Ni對鋼的強度貢獻較小，但鋼中添加適當?shù)腘i能顯著改善鋼的韌性，尤其是能顯著提高鋼的低溫韌性，但含量超過一定值后效果就不再明顯；Cr能擴大鐵素體區(qū)，提高淬火硬化、耐蝕性的優(yōu)點，但過高的Cr對韌性造成損害；Mo有提高硬度和耐磨性的作用，同時具有不降低 鋼的低溫沖擊功的優(yōu)點，但含量過高會導致鋼的脆化；Nb、V、Ti在鋼中形成碳化物，能提高屈服強度、抗拉強度和硬度，但會使沖擊功下降，所以一般總和不超過0. 1% ；B能顯著提高鋼材的淬透性，但會降低鋼材的沖擊功；鋼中雜質元素P < 0. 020%, S^O. 010%，以減少雜質元素的有害作用。所述耐磨鋼的生產エ藝采用常規(guī)的鐵水預處理-轉爐冶煉-爐外精煉(LF)-真空處理(VD或RH)-微Ti處理-板坯連鑄(電磁攪拌)-軋制-矯直-堆垛緩冷流程。所述耐磨鋼軋制后進行離線熱處理，其熱處理制度為淬火加熱溫度控制在880 915°C，加熱保溫時間2. 6 3. 5min/mm ;回火加熱溫度250 275°C，回火保溫時間
5.6 6. 5min/mm,最后得到的組織為回火馬氏體和少量的殘余奧氏體?，F(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是1)具有較高的強度和硬度，屈服強度波動范圍為1050MPa 1150MPa，抗拉強度波動范圍為1170MPa 1240MPa，布氏硬度范圍為360 380 ;2)具有良好的韌性，斷后伸長率彡13%，沖擊功> 25J，適用于大部分機械構件；3)具有良好的焊接性和耐磨性。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的具體實施方式
作進ー步說明以200Kg真空感應電爐為例進行冶煉，澆鑄成65Kg的鋼錠，在500mm中厚板試驗軋機上進行軋制，軋前的加熱溫度控制在1200±10°C，以保證細小的奧氏體晶粒，保溫80 90分鐘，然后出爐進行軋制。本發(fā)明的化學成分如表1，實際熱處理工藝參數(shù)如表2，耐磨鋼性能檢驗結果如表3。表I化學成分重量百分比
權利要求
1.一種耐磨鋼，其特征在于，其化學成分的含量按重量百分比為C0. 14 0. 16%,SiO. 36 0. 49 %、Mnl. 06 I. 24 %、P 彡 0. 020 %，S 彡 0. 010 %，NiO. 26 0. 34 %、CrO. 41 0. 49 %、MoO. 31 0. 39 %、NbO. 03 0. 05 %、V0. 04 0. 06 %、TiO. 01 .0.025%,B ^ 0. 003%,AlsO. 005 0. 04%，其余為Fe以及不可避免的雜質。
2.權利要求I所述耐磨鋼的熱處理方法，其特征在于，所述耐磨鋼軋制后進行離線熱處理，其熱處理制度為淬火加熱溫度880 915°C,加熱保溫時間2. 6 3. 5min/mm ;回火加熱溫度250 275°C，回火保溫時間5. 6 6. 5min/mm，最后得到的組織為回火馬氏體和少量的殘余奧氏體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐磨鋼及其熱處理方法，其特征是，其化學成分按重量百分比為C0.14～0.16％、Si0.36～0.49％、Mn1.06～1.24％、P≤0.020％，S≤0.010％，Ni0.26～0.34％、Cr0.41～0.49％、Mo0.31～0.39％、Nb0.03～0.05％、V0.04～0.06％、Ti0.01～0.025％、B≤0.003％、Als0.005～0.04％，其余為Fe以及不可避免的雜質。其熱處理制度為淬火+保溫+回火。現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是1)有較高的強度和硬度，布氏硬度范圍為360-380；2)斷后伸長率≥13％，沖擊功＞25J；3)焊接性和耐磨性良好。
文檔編號C22C38/50GK102851612SQ20111018034
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權日2011年6月29日
發(fā)明者李文斌, 趙坦, 李廣龍, 原思宇, 高冰, 費靜, 吳萌 申請人:鞍鋼股份有限公司