[发明专利]具有优异韧性和可焊接性的耐磨钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于重型施工设备、自卸卡车、采矿机器和输送机的钢，其具有360以上的布氏硬度，更具体而言，涉及一种具有优异韧性和可焊接性的耐磨钢。

背景技术

耐磨钢目前被用于工业领域(如建筑、交通、采矿、和铁路工程)中要求耐磨特性的设备或部件。

耐磨钢大致分为奥氏体加工硬化钢和高硬度马氏体钢。

奥氏体加工硬化钢的一个代表性实例是已被使用了约100年的哈德菲尔德高锰钢(Hadfield steel)。哈德菲尔德高锰钢包含约12％的锰(Mn)和约1％的碳(C)，其微观结构包括奥氏体，并且哈德菲尔德高锰钢被用于各个领域，如采矿业、铁路工程和国防领域。然而，由于其初始屈服强度相对较低，约为400MPa，其作为一般耐磨钢或结构钢的应用受到限制。

相反，由于高硬度马氏体钢具有高的屈服强度和抗张强度，高硬度马氏体钢被广泛应用于结构材料和运输/建筑设备。一般来说，高硬度钢包含大量的碳和大量的合金元素，且为确保马氏体结构能够提供足够的强度，淬火过程是必需的。典型的马氏体耐磨钢包括自SSAB AB公司的HARDOX系列钢，其强度和硬度都是优异的。

在许多情况下，根据其使用环境需要具有高耐磨损性的耐磨钢，此类钢的表面部分的硬度对于确保该表面的耐磨损性是非常重要的。通常，添加大量的合金元素以获得表面部分的高硬度，并且，耐磨损的耐磨钢含有大量的对表面部分的硬度有巨大影响的碳。然而，当包含大量的碳时，在焊接期间易在焊接区产生裂纹。同时，当产品的厚度增加时，该产品的中心可能很难获得高硬度。因此，添加大量的硬化元素，如铬(Cr)或钼(Mo)以弥补这一点。然而，由于必须添加昂贵的硬化元素，生产成本可能会增加。此外，也可以添加相对昂贵的镍(Ni)来提高产品的冲击特性。然而，当产品的厚度增加时，所需Ni的量增加。因此，这样是不经济的。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供了一种低成本、耐摩损的耐磨钢，其中，增加生产成本的相对昂贵的合金成分(如镍(Ni)、钼(Mo)和铬(Cr))的量相对减少，并且焊接区域的性能也很优异。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种耐磨钢，其包含：2.6重量％至4.5重量％的锰(Mn)；满足(6-Mn)/50≤C≤(10-Mn)/50的碳(C)；0.05重量％至1.0重量％的硅(Si)；和余量的铁(Fe)以及其他不可避免的杂质，其中，表面部分的布氏硬度在360至440的范围内。

有益效果

根据本发明，可提供一种具有优异的耐磨性、可焊接性和韧性的耐磨钢。

附图说明

图1示出了根据锰含量的最低预热温度的测量结果，所述最低预热温度用于防止在Y型坡口焊接试验期间冷裂纹的产生；

图2示出了本发明所限定的锰和碳的含量的范围；

图3示出了根据衍生自本发明的碳含量的表面部分的布氏硬度变化；

图4示出了根据P_c值的本发明的高锰耐磨钢和常规耐磨钢的可焊接性；以及

图5示出了本发明的高锰耐磨钢和常规耐磨钢在厚度方向上的布氏硬度的变化。

具体实施方式

由于进行了大量的研究来解决常规耐磨钢耐磨损性的局限性，本发明人认识到，通过向钢中添加适量的锰并根据锰含量精确控制碳含量，同时相对降低昂贵的合金元素(如镍、钼和铬)的含量可生产具有改善的耐磨性、韧性和可焊接性的耐磨损性耐磨钢，从而完成了本发明。

因此，本发明涉及一种低碳、高锰耐磨钢，其中，通过控制成分体系使马氏体作为其中的主相，从而提高耐磨性、可焊接性和韧性。

高锰钢通常代表含有2.6重量％以上的锰的钢。通过利用高锰钢的微观结构特性可形成各种物理性质的结合，并且，高锰钢具有可解决上述常规高碳、高合金马氏体耐磨钢的技术局限性的优点。

在高锰钢中的锰含量为2.6重量％以上的情况下，由于连续冷却转变图上的贝氏体或铁素体形成曲线迅速向后移动，在热轧或固溶处理后，马氏体可以比常规高碳耐磨钢更低的冷却速率稳定形成。另外，在锰含量高的情况下，可以与常规高碳马氏体钢相比相对更低的碳含量获得高硬度。