一種中錳含硼低合金耐磨鋼板及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及耐磨鋼制造領域，具體而言，涉及一種中錳含硼低合金耐磨鋼板及其 制備方法。
【背景技術】
[0002] 低合金耐磨鋼板被應用于礦山機械、工程機械、冶金機械、農業(yè)機械、水泥和化工 等行業(yè)中裝備的關鍵部件生產制造，如自卸車、刮板運輸機、推土機，裝載機，挖掘機、盾構 機、掘進機、收割機及水泥球磨機等裝置制造。該類部件一般都在環(huán)境極其惡劣的條件下工 作，更換困難，要求鋼板具有高的強度、硬度及良好的耐磨性能和焊接性能等，以此來保證 裝備有更高的使用壽命。
[0003] 目前已經有不少關于低合金耐磨鋼板的專利報導。但是，在制造該類鋼板時，為 了保證得到良好的鑄坯質量和焊接性能，其錳元素的含量（質量百分數）一般都控制在 2. 00%以內。而且，為了得到更好的淬透性性能，該類鋼板通常會添加較多的合金元素，如 Cr、Ni、Mo等，從而導致生產成本極高。此外，較多合金元素的添加，提高了碳當量，不利于 焊接性能。而在較厚規(guī)格鋼板的生產上，如30mm及其以上規(guī)格，即使添加較多的合金元素 如Cr、Ni、Mo等，其心部也往往很難被完全淬透，從而使得所制造鋼板的表面和心部硬度差 異較大，降低了設備的使用壽命。
[0004] 有鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的第一目的在于提供一種低合金耐磨鋼板。該耐磨鋼板結合錳元素的特 性，米用低碳（質量百分比含量為0. 08~0. 16 % )、中猛（質量百分比含量為2. 50~ 4. 00% )和含硼（質量百分比含量為0? 0008-0. 0025% )的設計思路，通過碳、錳、硼三種元 素的相互配合，不添加或者添加少量的Cr、Mo、Ni等合金元素，克服了現有鋼板因添加較多 合金元素而導致生產成本較高的缺陷，具有淬透性提高、焊接性能提高、耐磨性提高、低溫 沖擊韌性和冷彎成型性能突出、成本低廉的優(yōu)點。
[0006] 本發(fā)明的第二目的在于提供一種所述低合金耐磨鋼板的制備方法，該方法解決了 中厚規(guī)格的耐磨鋼板在制備過程中內部很難被完全淬透的難題，適用于中厚規(guī)格的低合金 耐磨鋼板的制造，且由于不添加或者添加少量的Cr、Mo、Ni等合金元素，滿足低成本生產中 厚規(guī)格耐磨鋼板的需求。
[0007] 為了實現本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術方案：
[0008] -種中錳含硼低合金耐磨鋼板，以質量百分數計，所述低合金耐磨鋼板的成分包 括：
[0009] 0? 08-0. 16 % C、2. 50-4. 00 % Mn、0. 0008-0. 0025 % B、0. 10-1. 00 % Si、〇-〇. 10 % Nb、0-0.15 % V、0-0.15 % Ti、0-1.00 % Cr、0-0.80 % Mo、0-2.00 % Ni、0-0.010 % P、 0-0.004% S，余量為 Fe。
[0010] 碳是耐磨鋼板獲得高的強度和硬度的關鍵元素，且可以顯著提高鋼板的淬透性， 對于要獲得組織為95%及以上馬氏體組織的鋼板而言，碳是最重要的元素。但由于碳元素 的增加，會降低鋼板的塑性和焊接性能。本發(fā)明通過控制碳含量為〇. 08-0. 16%，既保證鋼 板能獲得高硬度和高強度，又使得鋼板具備優(yōu)異的韌性和焊接性能。優(yōu)選地，本發(fā)明中碳元 素含量為〇. 10-0. 15%。
[0011] 錳元素能夠擴到奧氏體區(qū)，穩(wěn)定奧氏體組織，是廉價的穩(wěn)定奧氏體和強化合金元 素，同時錳元素能夠增加鋼的淬透性，降低馬氏體形成的臨界冷速。本發(fā)明控制錳的含量控 制在2. 50-4. 00%，與碳、硼、硅等元素相互配合。優(yōu)選地，錳元素的含量為2. 80-3. 99%。
[0012] 硼為淬透性元素，對提高鋼板淬透性尤其是厚規(guī)格鋼板的淬透性有著重要作用。 鋼中添加少量的硼元素即可起到較大的增加鋼板的淬透性，且硼元素資源富有，價格便宜， 添加少量的硼可以顯著地節(jié)省錳、鎳、鉻、鉬等貴重的合金元素添加。但過多的硼元素會增 加晶界的偏聚，從而降低鋼鐵材料的韌塑性。本發(fā)明綜合考慮硼元素各方面的影響，將鋼板 中硼元素的含量控制在0. 0008-0. 0025%。優(yōu)選地，硼元素含量為0. 0012-0. 0020%。
[0013] 鋼中加入硅元素能夠提高鋼質純凈度和脫氧。硅在鋼中起固溶強化作用，其在奧 氏體中的溶解度$父大，提尚娃含量有利于提尚鋼的強度和硬度，且能提尚奧氏體的穩(wěn)定性。 但硅含量過高會導致鋼的韌性下降，且高硅含量的鋼板加熱時的氧化皮粘度較大，出爐后 除鱗困難，導致乳后鋼板表面紅色氧化皮嚴重、表面質量較差。此外，高硅還不利于鋼板的 焊接性能。本發(fā)明綜合考慮硅元素各方面的影響，將鋼板中硅含量控制在0. 10-1.00%。優(yōu) 選地，硅元素含量為0. 20-0. 99%。
[0014] 鈦是強碳化物形成元素，鋼中加入微量的鈦元素有利于固定鋼中的氮，形成的氮 化鈦能阻止鋼坯加熱時奧氏體晶粒的異常長大，從而細化原始奧氏體晶粒尺寸。本發(fā)明將 鈦含量控制在0. 010-0. 030%。優(yōu)選地，鈦元素含量為0. 012-0. 023%。
[0015] 鉬能顯著地細化晶粒，提高強度和韌性。鉬能減少鋼的回火脆性，同時回火時還能 析出非常細小的碳化物，顯著強化鋼的基體。但由于鉬是非常昂貴的戰(zhàn)略合金元素，所以本 發(fā)明中可添加不超過0.80%的鉬。優(yōu)選地，鉬含量為0. 18-0.24%。
[0016] 鉻提高鋼的淬透性，增加鋼的回火穩(wěn)定性。鉻在奧氏體中溶解度很大，穩(wěn)定奧氏 體，淬火后在馬氏體中大量固溶，并在隨后的回火過程中會析出Cr 7C3等碳化物，提高鋼的 強度和硬度。為了保持鋼的強度級別，鉻可以部分代替錳，增強其淬透性。本發(fā)明可添加不 大于1. 00%的鉻。優(yōu)選地，鉻含量為0. 00-0. 70%。
[0017] 鎳能穩(wěn)定奧氏體，對提高強度沒有明顯的作用。鋼中加鎳尤其是在調質鋼中加鎳 能大幅提高鋼的韌性尤其是低溫韌性，同時由于鎳屬于貴重合金元素，所以本發(fā)明可添加 不超過1. 00%的鎳元素。優(yōu)選地，鎳含量為0. 00-0. 40%。
[0018] 硫在鋼中與錳等化合形成塑性夾雜物硫化錳，尤其對鋼的橫向塑性和韌性不利， 因此硫的含量應盡可能地低。磷也是鋼中的有害元素，嚴重損害鋼板的塑性和韌性。對于 本發(fā)明而言，硫和磷均是不可避免的雜質元素，應該越低越好，但考慮到鋼廠實際的煉鋼水 平，本發(fā)明要求鋼板中P的含量在〇_〇. 015%、S的含量在0-0. 006%。優(yōu)選地，P的含量為 0-0? 010%、S 的含量為 0-0? 004%。
[0019] 綜上所述，本發(fā)明采用低碳、中錳和含硼的設計思路，通過碳、錳、硼三種元素的相 互配合，不添加或者添加少量的Cr、Mo、Ni等貴重合金元素，克服了現有鋼板因添加較多合 金元素而導致生產成本較高的缺陷，具有淬透性提高、焊接性能提高、耐磨性提高、低溫沖 擊韌性和冷彎成型性能突出、成本低廉的優(yōu)點。經檢測，本發(fā)明所提供的耐磨鋼板的力學性 能為：布氏硬度在370-440之間，抗拉強度彡lOOOMPa，延伸率彡12%，-40°C Akv彡27J，組 織中馬氏體的含量多95%。鋼板冷彎性能優(yōu)異，焊接性能良好，具有高硬度、高強度、高韌性 等特點，適用于刮板運輸機、推土機、裝載機、挖掘機、自卸車等各種礦山機械、工程機械以 及冶金機械的制造。
[0020] 本發(fā)明提供的低合金耐磨鋼板中還包括在制備過程中引入的不可避免的雜質，其 對本發(fā)明提供的低合金耐磨鋼板的性能不造成影響。
[0021] 本發(fā)明還提供了所述低合金耐磨鋼板的制備方法，包括如下步驟：
[0022] (1)按成分配比進行冶煉得到鋼水；
[0023] (2)將所述鋼水真空脫氣后進行連鑄或模鑄，得到鋼坯或鋼錠；
[0024] (3)將所述鋼坯或所述鋼錠加熱并保溫后進行乳制，乳制后經冷卻，得到低合金耐 磨鋼板。
[0025] 按照成分配比冶煉得到的鋼水進行真空脫氣后可確保鋼水的成分不發(fā)生變化，且 去除其中的氫、氧等有害氣體。而后通過連鑄（即連續(xù)鑄鋼）或模鑄使得鋼水凝固成型，得 到鋼坯或鋼錠。
[0026] 此時的鋼坯或鋼錠的性質還無法滿足耐磨鋼板的要求，需進行后續(xù)處理。因此，將 得到的鋼坯或鋼錠進行加