一种高性能经济型耐磨钢板及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钢材生产技术领域，特别涉及一种高性能经济型耐磨钢板及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 耐磨钢板广泛应用于高耐磨性能的工程、采矿、建筑、水泥生产、港口、电力以及冶 金等机械产品上，如矿山翻斗车、推土机、装载机、挖掘机、自卸车及各种矿山机械、抓斗、堆 取料机、输料弯曲结构等。因此，该种耐磨钢板要求有较高的硬度，同时要有一定的塑韧性 和良好的焊接性能。目前国内的耐磨钢一般合金含量较高，虽然能满足硬度的要求，但冷弯 性和焊接方面的性能相对较差，在一定程度上影响了其在不同机械领域上的应用。
[0003] 武汉钢铁公司发明专利申请CN101250673A公开了"一种超高强度耐磨钢及 其生产方法"，该钢的成分范围为：C0.10-0. 17 %，Si0.25-0. 50 %，Mn1.20-1.50%， P^ 0. 018 %,S^ 0. 008 %,Cr0. 2〇-〇. 50 %,Ni0. 25-0. 50 %,Mo0.l〇-〇. 40%,Als 0. 02-0. 06%，B< 0. 005%，RE< 150g/吨钢；该钢采用控轧+调质的生产工艺，该钢成分 中不含V，抗拉强度约1300MPa，布氏硬度值HB达到400左右。但是该钢含有较高的Ni、Mo 等贵重金属元素，成本相对较高。
[0004] 宝山钢铁股份有限公司申请的"耐磨钢板及其制造方法"专利（申请号 201010235350. 8)，该钢的化学成分添加贵重元素V:0. 005-0. 10%。生产工艺采用TMCP工 艺，未进行离线淬火+回火工艺，这样就直接导致钢板内应力无法释放，容易出现开裂等质 量问题。
[0005] 舞阳钢铁公司的发明专利申请CN101451220A公开了"一种高强度耐磨板及其 制备方法"和以及发明专利申请CN101451218A公开了 "一种调质型耐磨钢及其热处理方 法"，其成分分别为：C0.12-0. 16%，Si0.10-0. 70%，Mn0.90-1. 50%，P彡 0.020%， S^ 0. 010 %,Cr0. 20-0. 70 %,Ni0. 05-0. 30 %,V0. 03-0. 08%,NbO. 01-0. 06 %,Mo 0. 10-0. 50%,Ti0. 01-0. 06%,A1 0.02-0. 08%,B0. 0005-0. 0030%；C0.14-0.18%, Si0. 20-0. 40 %,Mn1. 20-1. 40 %,P^ 0. 015 %,S^ 0. 005%,CrO. 5〇-〇. 70 %,Ni 0. 40-0. 55%,V0. 03-0. 08%,Nb0. 02-0. 03%,Ti0. 015-0. 030%,Mo0. 4〇-〇. 50%,A1 0.02-0. 045%，B0.0015-0. 0030% ;两个专利申请中均添加了不同含量的Nb、Ni、Mo、V等 贵金属元素，大大增加了生产成本。
[0006] 因此，寻找一种低成本、高性能的耐磨钢板是十分必要的。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种高性能经济型耐磨钢板， 满足用户对耐磨钢板表面布氏硬度为HBW430-480的要求，同时具备良好冷弯性能和焊接 性能的高性能低成本需要。
[0008] 本发明的另一目的在于提供一种上述钢板的制备方法。
[0009] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0010] -种高性能经济型耐磨钢板，该钢板按重量百分比由以下成分组成：C: 0. 20-0. 30 %,Si：1. 60-1. 80 %,Mn：0. 3〇-〇. 60 %,P^ 0. 015 %,S^ 0. 010 %,Ti： 0-0? 030%、Cr:0? 20-0. 50%、Ni:0-0? 30%、M〇 :0? 05-0. 20%、B:0? 0010-0. 0030%，其余为 Fe和不可避免的夹杂。
[0011] 在上述高性能经济型耐磨钢板中，在保证产品硬度、冷弯性能和焊接性能的前提 下，为了将成本控制在更低的水平，作为一种优选实施方式，所述钢板按重量百分比由以下 成分组成：C:0? 20-0. 27%、Si:1. 65-1. 80%、Mn:0? 35-0. 60%、P彡 0? 015%、S彡 0? 005%、 (>:0.25-0.50%、]\1〇:0.05-0.20%、8 :0.0010-0.0030%，其余为？6和不可避免的夹杂。在 该优选的钢板成分配比中不含有Ti和Ni。
[0012] 在上述高性能经济型耐磨钢板中，在保证产品硬度、冷弯性能和焊接性能的前提 下，如果即要控制成本还要保证产品晶粒得到更好地细化，作为一种优选实施方式，所述 钢板按重量百分比由以下成分组成：c:0? 20-0. 27%、Si:1. 65-1. 80%、Mn:0? 35-0. 60%、 P彡 0. 015%、S彡 0. 005%、Ti:0. 005-0. 015%、Cr:0. 25-0. 50%、Mo:0. 05-0. 20%、B: 0. 0010-0. 0030%，其余为Fe和不可避免的夹杂。
[0013] 本发明钢板成分设计的原理及其各成分的作用如下：
[0014] 碳：作为最主要的固溶强化元素，对马氏体钢的强度和硬度起决定性的作用；此 外，碳还显著提高钢的淬透性。本发明钢的碳含量范围为0. 20~0. 30%，对应的布氏硬度 (HBW)范围为430-480。碳含量低于0.19%，硬度不能满足该硬度范围的要求；碳含量高于 0. 31 %，则钢的韧性和焊接性能恶化。
[0015] 硅：钢中脱氧元素之一，同时具有较强的固溶强化作用，对提高钢的硬度、耐磨性 效果明显，考虑到经济性，硅含量控制在1. 60-1. 80%。
[0016] 锰：明显提高钢的淬透性，同时具有一定的固溶强化作用。但Mn含量较高时，其在 铸坯中的偏析倾向增加，钢的回火脆性敏感性增大，另外对焊接性能不利。基于上述原因， 本发明钢Mn含量范围控制为0. 30-0. 60%。
[0017] 磷和硫：钢中杂质元素，显著降低塑韧性和焊接性能，其含量应分别控制在 0? 015%和 0? 010% 以内。
[0018] 钛：本发明钢中可以加入少量Ti，是为了形成纳米级尺寸的TiN粒子，其可以 细化铸坯加热过程中奥氏体晶粒。Ti含量优选应控制在0. 005-0. 015wt%范围内，低于 0. 005wt%所形成TiN数量稀少，细化晶粒作用变小；高于0. 03wt%将形成微米级尺寸的液 析TiN，不仅无法细化晶粒作用，而且对钢板韧性有害。另外，在保证产品硬度、冷弯性能和 焊接性能的前提下，如还需进一步降低成本，则可以不加入钛。
[0019] 铬：提高钢的淬透性和耐大气腐蚀性能，但较高的Cr将降低焊接性能，应控制在 0? 2-0. 50%以内。
[0020] 镍：提高钢的淬透性，明显改善低温韧性，提高钢的抗大气腐蚀性能。但其价格高， 增加生产成本，因此本发明优选的不添加镍元素。
[0021] 钼：显著提高钢的淬透性，减少回火脆性，提高钢的耐延迟断裂性能。Mo含量低于 0.05%时，难以起到上述作用，超过0.20%时，作用效果达到饱和，且成本较高。因此，本发 明钢Mo含量范围为0. 05-0. 20%。
[0022] 硼：加入微量B即可显著提高淬透性，但硼含量超过0.003%后上述作用饱 和，而且还可能形成各种对热加工性能和韧性不利的含B析出相，因此硼含量应控制在 0? 0010-0. 003wt%范围内。
[0023] -种上述钢板的制备方法，依次包括冶炼、浇铸、板坯装炉、板坯加热、乳制以及热 处理工序，其中：
[0024] 在所述热处理工序中，首先进行淬火处理，然后进行回火处理。
[0025] 在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述板坯装炉工序中，所述板坯采 用温装，入炉时所述板坯表面温度为180-300°C(比如190 °C、210 °C、250 °C、280 °C、295°C)。 本发明采用板坯温装的目的主要是为了防止冷坯入炉加热速度快导致板坯开裂等质量问 题。
[0026] 在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述板坯加热工序中，所述板坯加 热温度为 1160 ~1240°C(比如 1170°C、1190°C、1200°C、1220°C、1235°C)，均热时间不少 于60min(比如65min、70min、75min、85min);更优选地，所述板还加热时间按8-10min/cm， 以保证钢坯烧匀烧透。
[0027] 在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述轧制工序中，包括粗轧和精 轧两个阶段，所述粗轧在 1000°C以上（比如 1020-1100°C、1050-1120°C、1080-1140°C、 1100-1180°C、1150-1200°C、1180-1250°C)条件下进行完全再结晶轧制，粗轧共轧制3-9 道次（比如4道次、6道次、7道次、8道次），所述粗轧阶段钢坯展宽完毕，最后三个道次的 单道次压下率彡15% (比如16%、17%、18%、20%、24% )，粗轧后中间钢坯的厚度为成品 钢板厚度的3-4倍；所述精轧的开轧温度为880-980°C(比如885°C、900°C、910°C、920°C、 940°C、960°C、970°C)，精轧共轧制5-11道次（