[发明专利]低温用HB400级复相组织耐磨钢及其加工方法

说明书

技术领域

本发明属于工程机械用耐磨钢制造领域，特别涉及一种通过复相组织控制获得的高强度 耐磨钢及其加工方法，尤其适用于严寒环境适用。

背景技术

据我国有关部门的不完全统计，国内每年消耗金属耐磨材料约达300万吨以上，每年磨 损造成的损失达400亿元人民币。而耐磨材料在建材、火力发电和冶金矿山等工业领域的整 个能量和经济成本消耗中占有相当大的比重。

目前应用的强度超过13OOMPa的高强度低合金钢的组织一般为回火马氏体，该类钢零 件和构件在使用过程中暴露出的主要问题是韧性不足、延迟断裂抗力低和疲劳极限波动大， 这些弊端大大削弱了回火马氏体钢在强度性能方面的优势。因此，开发复合组织耐磨钢从而 提高综合性能，是耐磨钢的研究方向。

现有专利技术中介绍高强度耐磨钢的有很多，抗拉强度一般在1100～1400之间，如 CN1109919A、CN102605272A、CN1132263A和CN1132264A的耐磨钢，主要依赖于碳的 强化作用，钢中碳含量越高，抗拉强度也越高，但碳含量太高使淬火形成的马氏体组织内部 应力大，对韧性和焊接性能不利，钢板在加工和使用过程中易开裂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种低温用HB400 级复相组织耐磨钢，通过合理的成分设计和工艺控制获得贝氏体+板条马氏体+残余奥氏体+ 弥散粒子的复相组织，从而提高耐磨钢板的综合性能，尤其是塑性和韧性，适用于严寒环境 适用。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种低温用HB400级复相组织耐磨钢，其化学成分重量百分比含量为：C：0.16～ 0.24％、Mn：1.40～1.70％、Si：0.80～1.30％、Ti：0.005～0.025％、B：0.001～0.003％、 Mo：0.20～0.50％、V：0.02～0.05％、Als：0.030～0.060％，N：0.0050～0.0080％，P： ≤0.013％、S：≤0.012％，其余为Fe和微量杂质元素。

一种低温用HB400级复相组织耐磨钢，其化学成分重量百分比含量为：C：0.19～ 0.24％、Mn：1.40～1.55％、Si：0.80～1.30％、Ti：0.013～0.025％、B：0.002～0.003％、 Mo：0.40～0.50％、V：0.03～0.05％、Als：0.030～0.060％，N：0.0070～0.0080％，P： ≤0.012％、S：≤0.010％，其余为Fe和微量杂质元素。

上述成分设计有利于获得复相组织，并保证获得一定比例残余奥氏体和弥散粒子，尤其 是在马氏体+贝氏体基体内部获得一定比例的残余奥氏体和弥散粒子，从而提高耐磨钢的综 合力学性能尤其是塑性和韧性，在低成本前提下达到良好的综合力学性能。

C为间隙固溶，对塑性和韧性十分不利，含碳量大于0.25％时，产生片状马氏体趋势增 强，从而大幅降低抗裂纹性能，焊接性能恶化。因此，设计该耐磨钢C含量范围为：0.16～ 0.24％。

Si元素与其他合金元素(Cr、Mn、Mo)共同作用提高实验钢淬透性的作用逐渐明显， 使板条马氏体数量明显增加，因而使实验钢的硬度逐渐增大，而韧性则先升高后降低，影响 冲击韧性和焊接性能。Si在钢中的一个重要作用是强烈抑制和延缓过冷奥氏体的碳化物分 解，提高奥氏体稳定性，当向钢中加入一定量的Si后，形变奥氏体相比过程中，在马氏体- 贝氏体基体内部出现连续的富碳残余奥氏体。因此设计该耐磨钢Si含量范围为：0.80～ 1.30％。

V和Ti是强碳化物形成元素，钢中钒的主要作用有细晶强化、析出强化和固溶强化。 微合金元素中Nb、V、Ti都有析出强化作用，它们的碳氮化物在奥氏体中的溶解度不同， 其中以V的碳氮化物溶解度最大，是最理想的沉淀析出强化元素。因此设计该耐磨钢V、 Ti、N含量范围分别为Ti：0.005～0.025％、V：0.02～0.05％、N：0.0050～0.0080％。

为了提高淬透性向钢中加入微量的B元素。固溶的B向淬火前的奥氏体晶界处偏析， 通过抑制铁素体相变，提高了淬透性。由于在奥氏体中B会以BN的形式析出而影响提高 淬透性的效果，因此，还要通过添加Al来固定N。B含量增加会向晶界偏聚增加裂纹敏感 性。因此设计该耐磨钢B、ALs含量范围分别为：B：0.001～0.006％、Als：0.030～ 0.060％。