[发明专利]一种耐磨钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨钢，特别是涉及一种需要精细加工的耐磨钢板及其制造方法；其显微组织为球化退火组织，布氏硬度大于250HB，-20℃夏比V型纵向冲击功大于40J。

背景技术

耐磨钢板一般用于要求高强、硬度，高耐磨性能的工程、采矿等行业机械产品上，如挖掘机、刮板运输机等。

传统耐磨钢为奥氏体高锰钢，其在大的冲击载荷作用下，可发生应变诱导马氏体相变，强硬度提高，进而提高耐磨性。奥氏体高锰钢受限于合金元素含量高、机械加工困难等缺点，并不能够在机械设备中广泛应用。近些年研究低碳低合金马氏体耐磨钢较多，其主要通过添加适量的碳及合金元素，通过淬火和回火或TMCP等方式进行生产。此种耐磨钢主要特点为强硬度高，并且具有一定的韧性和焊接性，能够广泛的适用于工程、煤矿等机械设备。然而对某些需要加工性能优异，同时具有一定耐磨性的设备而言，高强硬的耐磨钢并不满足要求。

中国专利CN101250673公开了一种低碳低合金耐磨钢，采用淬火+回火热处理工艺生产，强硬度很高，这必然导致机械加工性能略差，对需要精细机械加工的设备而言尤不适用。

中国专利CN102560272A公开了一种中碳低合金耐磨钢，采用TMCP工艺生产，强硬度非常高，机械加工性能必然较差，对需要精细机械加工的设备而言也不适用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨钢板及其制造方法，其布氏硬度大于250HB，-20℃夏比V型纵向冲击功大于40J，实现了硬度和耐磨性的良好匹配，该耐磨钢板尤其具有优异的机械加工性能和良好的低温韧性，十分有益于工程上的广泛应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种耐磨钢板，其化学成分的重量百分比为：C：0.60～0.75%，Si：0.10～0.50%，Mn：0.40～1.20%，P≤0.015%，S≤0.010%，Ni：0.50～1.50%，Cu：0.10～0.50%，Al：0.010～0.080%，0.0010%≤Ca≤0.0080%，N≤0.0080%，O≤0.0080%，H≤0.0004%，其余为Fe和不可避免的杂质；其显微组织为球化退火组织，布氏硬度大于250HB，-20℃夏比V型纵向冲击功大于40J。

本发明所涉及的耐磨钢板的化学成分作用如下：

碳：碳是耐磨钢中最基本、最重要的元素，可以提高钢的强度和硬度，进而提高钢的耐磨性，但其对钢的韧性和焊接性能不利，因此，应合理控制耐磨钢中的碳含量为0.60-0.75wt.%，优选为0.62-0.75wt.%。

硅：硅固溶在铁素体和奥氏体中提高它们的硬度和强度，然而硅含量过高会导致钢的韧性急剧下降。同时考虑到硅与氧的亲和力比铁强，焊接时容易产生低熔点的硅酸盐，增加熔渣和熔化金属的流动性，影响焊缝质量，因此含量不易过多，本发明耐磨钢中控制硅为0.10-0.50wt.%，优选为0.10-0.40wt.%。

锰：锰强烈增加钢的淬透性，降低耐磨钢转变温度和钢的临界冷却速度。但锰含量较高时，有使晶粒粗化的倾向，并增加钢的回火脆敏感性，而且容易导致铸坯中出现偏析和裂纹，降低钢板的性能，本发明耐磨钢中控制锰含量为0.40-1.20wt.%，优选为0.40-1.00wt.%。

镍：镍能与铁以任何比例互溶，通过细化铁素体晶粒改善钢的韧性，镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性，镍具有明显降低冷脆转变温度的作用。镍可以改善钢的加工性。镍含量过多会导致成本大大增加，综合考虑，本发明耐磨钢中控制镍含量0.50-1.50wt.%，优选为0.50-1.00wt.%。

铜：在钢中加入铜可以提高钢的耐蚀性、强度，改善成形性和机械加工性能等，但含量过多会导致热脆，因此本发明耐磨钢中铜含量控制在0.10-0.50wt.%，优选为0.10-0.40wt.%。

铝：铝和钢中氮能形成细小难溶的AlN颗粒，细化钢的晶粒。铝可细化钢的晶粒，固定钢中的氮和氧，减轻钢对缺口的敏感性，减小或消除钢的时效现象，并提高钢的韧性，因此本发明耐磨钢中铝含量控制在0.010-0.080wt.%，优选为0.020-0.080wt.%。