一种高强度耐磨钢板及其生产工艺的制作方法

本发明属于耐磨钢板制造领域，尤其是涉及一种高强度耐磨钢板及其生产工艺。

背景技术：

高强度耐磨钢板作为一类重要的钢铁产品，被广泛应用于矿山机械、工程机械、车辆、船舶、电力、冶金等领域，如液推土机、装载机、挖掘机、自卸车刮板运输机、破碎机、筛选机等。随着经济的迅速发展，市场对高强度耐磨钢的需求量也越来越大。

现阶段国内市场上常见耐磨钢的硬度一般为300～500hbw，然而为了延长大型复杂设备耐磨部件的使用寿命或者在服役工况特别恶劣的情况下，低级别耐磨钢板已经不能满足下游用户的需求，市场急需更高强度和硬度的耐磨钢板来减少设备的磨损量，延长使用寿命。

耐磨钢一般通过合理的碳和合金元素设计，采用控制轧制及热处理的工艺进行生产。从微观组织的角度来区分，主要有奥氏体耐磨钢、贝氏体耐磨钢、马氏体耐磨钢等几大类，目前使用最为普遍的是马氏体耐磨钢，这种耐磨钢主要通过增加c及cr、mo、ni、b、v、ti及re等的含量，充分利用相变强化等手段来提高耐磨钢的强度及耐磨性，然而一味地提高碳含量及某些贵金属的含量会带来钢板焊接性能较差、生产成本过高等缺点。

cn103194684a公开了一种耐磨钢板，其中含有贵金属ni，且mn元素的质量百分比为0.30～1.60%，明显高于本发明，这必然导致耐磨钢的合金成本较高，钢板碳当量偏高，影响焊接性能。

cn103160742a公开了一种耐磨钢板及其制造方法，其中c元素的质量百分比为0.60～0.75%，mn元素的质量百分比为0.4～1.2%，均远高于本发明，这必然导致碳当量太高，钢板焊接性能较差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种高强度耐磨钢板及其生产工艺，本发明生产工艺的成本相对较低，且得到的产品综合力学性能较好。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种高强度耐磨钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.24～0.41%，si：0.10～0.45%，mn：0.35～0.70%，p≤0.015%，s≤0.010%，cr：0.20～0.45%，mo：0.10～0.30%，v：0.01～0.03%，b：0.0005～0.0025%，al：0.01～0.05%，余量为fe和不可避免的杂质。

本发明所述钢板厚度为8～100mm，成品微观组织为回火马氏体组织。

本发明所述钢板屈服强度1470～1510mpa，抗拉强度1890～2025mpa，布氏硬度627～643hbw，延伸率a50%≥7%，-40℃纵向冲击功25～35j。

本发明还提供了一种高强度耐磨钢板的生产工艺，所述生产工艺包括如下工序：铁水脱硫、初炼、lf精炼、vd真空处理、连铸、钢坯清理、钢坯加热、控制轧制、矫直、探伤、淬火、钢板检查、切割、取样、检验、喷印入库。

本发明所述钢坯加热工序，加热温度1100～1240℃，保温时间为3.5～4.5min/cm。

本发明所述控制轧制工序，采用两阶段控制轧制工艺，采用两阶段控制轧制工艺，一阶段为粗轧，粗轧开轧温度1100～1150℃，终轧温度1000～1040℃，待温厚度≥成品厚度的2倍。

本发明所述控制轧制工序，采用两阶段控制轧制工艺，二阶段为精轧，精轧开轧温度910～960℃，终轧温度控制在790～820℃。

本发明所述热处理工序，淬火温度870～950℃，保温时间为1.8～2.5min/mm，出炉后直接淬透，淬火介质为水。

本发明所述冶炼工序，钢水经电炉冶炼，进入lf炉精炼，深度脱氧、脱硫，按目标要求调整钢水成分，钢水温度达1620℃时进行真空脱气处理。

本发明所述连铸工序，连铸坯厚度为200-330mm。

本发明科学设计了碳和微合金元素的含量，通过微合金元素的细化强化作用及控轧控冷的细化强化效果，使得钢板具有优良的强度、硬度、延伸率、冲击功及耐磨性等力学性能。

本发明通过合理的成分设计，严格控制了碳和微合金元素的含量，成分设计中不包括ni、re等，大幅降低了耐磨钢的生产成本。

本发明所述钢板屈服强度1470～1510mpa，抗拉强度1890～2025mpa，布氏硬度627～643hbw，延伸率a50%≥7%，-40℃纵向冲击功25～35j。

本发明高强度耐磨钢板产品标准参考《gb/t24186-2009工程机械用高强度耐磨钢板》。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明的化学成分中不含ni、re，大幅减少其它贵金属的含量，显著降低了高强度耐磨钢板的生产成本。2、本发明采用“控制轧制+热处理”的生产工艺，所生产的高强度耐磨钢板性能优良且均匀性较好，能够满足矿山机械、工程机械、车辆、船舶、电力、冶金等领域对耐磨钢板日趋严格的需求。3、本发明的技术方案具有很强的适应性和推广价值，同时具有较高的性价比和良好的市场前景。4、采用本发明方法生产的高强度耐磨钢板综合力学性能优异，钢板厚度覆盖8～100mm，钢板屈服强度1470～1510mpa，抗拉强度1890～2025mpa，布氏硬度627～643hbw，延伸率a50%≥7%，-40℃纵向冲击功25～35j。

附图说明

图1是实施例1所得的高强度耐磨钢板500倍的显微组织图；

图2是实施例2所得的高强度耐磨钢板500倍的显微组织图；

图3是实施例3所得的高强度耐磨钢板500倍的显微组织图；

图4是实施例4所得的高强度耐磨钢板500倍的显微组织图；

图5是实施例5所得的高强度耐磨钢板500倍的显微组织图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例80mm厚度的高强度耐磨钢板采用下述化学成分以及生产工艺。

化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.37%，si：0.20%，mn：0.60%，p：0.008%，s：0.003%，cr：0.29%，mo：0.19%，v：0.015%，b：0.0015%，al：0.03%，余量为fe和不可避免的杂质。

生产工艺：

（1）钢水经电炉冶炼，进入lf炉精炼，深度脱氧、脱硫，按目标要求调整钢水成分，钢水温度达1620℃时进行真空脱气处理，连铸、得到厚度300mm的钢坯；

（2）加热及轧制工序：钢坯的加热温度1240℃，保温时间为4.0min/cm；粗轧的开轧温度1110℃，终轧温度1035℃，待温厚度160mm；精轧的开轧温度920℃，终轧温度800℃；轧后热矫直，空冷，得到80mm厚度的钢板；

（3）热处理工序：钢板直接淬透，具体工艺为：淬火温度890℃，保温时间为2.0min/mm，出炉后直接水淬淬透。

本实施例所得的高强度耐磨钢板屈服强度1477mpa，抗拉强度1930mpa，延伸率a50%=9%，布氏硬度639hbw，-40℃纵向冲击功27j；所得的高强度耐磨钢板的显微组织图如图1所示，成品微观组织为回火马氏体组织。

实施例2

本实施例35mm厚度的高强度耐磨钢板采用下述化学成分以及生产工艺。

化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.31%，si：0.15%，mn：0.53%，p：0.007%，s：0.003%，cr：0.31%，mo：0.23%，v：0.013%，b：0.0017%，al：0.034%，余量为fe和不可避免的杂质。

生产工艺：

（1）钢水经电炉冶炼，进入lf炉精炼，深度脱氧、脱硫，按目标要求调整钢水成分，钢水温度达1620℃时进行真空脱气处理，连铸、得到厚度300mm的钢坯；

（2）加热及轧制工序：钢坯的加热温度1230℃，保温时间为4.0min/cm；粗轧的开轧温度1130℃，终轧温度1020℃，待温厚度70mm；精轧的开轧温度960℃，终轧温度820℃；轧后热矫直，空冷，得到35mm厚度钢板；

（3）热处理工序：钢板直接淬透，具体工艺为：淬火温度900℃，保温时间为2.0min/mm，出炉后直接水淬淬透。

本实施例所得的高强度耐磨钢板屈服强度1490mpa，抗拉强度1997mpa，延伸率a50%=8%，布氏硬度631hbw，-40℃纵向冲击功29j；所得的高强度耐磨钢板的显微组织图如图2所示，成品微观组织为回火马氏体组织。

实施例3

本实施例20mm厚度的高强度耐磨钢板采用下述化学成分以及生产工艺。

化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.27%，si：0.18%，mn：0.50%，p：0.006%，s：0.002%，cr：0.27%，mo：0.29%，v：0.015%，b：0.0010%，al：0.027%，余量为fe和不可避免的杂质。

生产工艺：

（1）钢水经电炉冶炼，进入lf炉精炼，深度脱氧、脱硫，按目标要求调整钢水成分，钢水温度达1620℃时进行真空脱气处理，连铸、得到厚度200mm的钢坯；

（2）加热及轧制工序：钢坯的加热温度1235℃，保温时间为4.5min/cm；粗轧的开轧温度1120℃，终轧温度1035℃，待温厚度55mm；精轧的开轧温度943℃，终轧温度813℃；轧后热矫直，空冷，得到20mm厚度的钢板；

（3）热处理工序：钢板直接淬透，具体工艺为：淬火温度927℃，保温时间为2.25min/mm，出炉后直接水淬淬透。

本实施例所得的高强度耐磨钢板屈服强度1494mpa，抗拉强度2013mpa，延伸率a50%=7.5%，布氏硬度633hbw，-40℃纵向冲击功31j；所得的高强度耐磨钢板的显微组织图如图3所示，成品微观组织为回火马氏体组织。

实施例4

本实施例8mm厚度的高强度耐磨钢板采用下述化学成分以及生产工艺。

化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.24%，si：0.45%，mn：0.70%，p：0.009%，s：0.010%，cr：0.20%，mo：0.10%，v：0.03%，b：0.0025%，al：0.01%，余量为fe和不可避免的杂质。

生产工艺：

（1）钢水经电炉冶炼，进入lf炉精炼，深度脱氧、脱硫，按目标要求调整钢水成分，钢水温度达1620℃时进行真空脱气处理，连铸、得到厚度250mm的钢坯；

（2）加热及轧制工序：钢坯的加热温度1100℃，保温时间为4.4min/cm；粗轧的开轧温度1150℃，终轧温度1040℃，待温厚度20mm；精轧的开轧温度920℃，终轧温度790℃；轧后热矫直，空冷，得到8mm厚度的钢板；

（3）热处理工序：钢板直接淬透，具体工艺为：淬火温度950℃，保温时间为2.5min/mm，出炉后直接水淬淬透。

本实施例所得的高强度耐磨钢板屈服强度1510mpa，抗拉强度2020mpa，延伸率a50%=7%，布氏硬度643hbw，-40℃纵向冲击功25j；所得的高强度耐磨钢板的显微组织图如图4所示，成品微观组织为回火马氏体组织。

实施例5

本实施例100mm厚度的高强度耐磨钢板采用下述化学成分以及生产工艺。

化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.41%，si：0.10%，mn：0.35%，p：0.015%，s：0.002%，cr：0.45%，mo：0.30%，v：0.01%，b：0.0005%，al：0.05%，余量为fe和不可避免的杂质。

生产工艺：

（1）钢水经电炉冶炼，进入lf炉精炼，深度脱氧、脱硫，按目标要求调整钢水成分，钢水温度达1620℃时进行真空脱气处理，连铸、得到厚度330mm的钢坯；

（2）加热及轧制工序：钢坯的加热温度1220℃，保温时间为3.5min/cm；粗轧的开轧温度1100℃，终轧温度1000℃，待温厚度205mm；精轧的开轧温度910℃，终轧温度820℃；轧后热矫直，空冷，得到100mm厚度的钢板；

（3）热处理工序：钢板直接淬透，具体工艺为：淬火温度870℃，保温时间为1.8min/mm，出炉后直接水淬淬透。

本实施例所得的高强度耐磨钢板屈服强度1470mpa，抗拉强度1890mpa，延伸率a50%=11%，布氏硬度630hbw，-40℃纵向冲击功35j；所得的高强度耐磨钢板的显微组织图如图5所示，成品微观组织为回火马氏体组织。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。