[发明专利]一种低合金高韧性Q-P-T耐磨钢板及其制备方法

说明书

本发明涉及材料热处理领域，公开了一种低合金高韧性Q‑P‑T耐磨钢板及制备方法，按质量百分比包括C：0.2~0.4、Si：0.1~0.5、Mn：0.5~1.5、Cr：0.5~1.2、Mo：0.1~0.3、Ni：0.02~0.08、Cu：0.04~0.1、V：0.001~0.008、Ti：0.01~0.04、Nb：0.01~0.05、B：0.001~0.003、P0.015、S0.005、N0.006，余量为Fe及不可避免杂质；本发明采用Q‑P‑T热处理工艺制备高韧性耐磨钢，组织为马氏体、贝氏体和残余奥氏体，微合金元素V、Ti、Nb起细晶强化和析出强化作用；使耐磨钢具有优良耐磨性和较高韧性。

技术领域

本发明涉及材料热处理技术领域，特别涉及一种低合金高韧性Q-P-T耐磨钢板及其制备方法。

背景技术

耐磨钢是广泛应用于各种磨损工况下的一类钢铁材料，其目的在于减缓机械部件的磨损消耗，提高产品的寿命，延长机械产品因磨损而发生失效行为的时间，要求具有较高的硬度值以保证恶劣工况下的耐摩擦磨损性能。许多机械装备的磨损部件在实际工况中，往往要受到冲击载荷的作用，因此对于耐磨材料除了硬度要求之外，对于材料的韧性也提出了更高的要求。磨损是机械零件主要失效方式之一，矿山、冶金、建材、电力等工业设备服役过程几乎都涉及磨损。磨损造成了大量的材料和能源的浪费。据不完全统计，机械装备及其零件的磨损占国民经济总产值的6％。目前耐磨钢在生产中通常冲击韧性较低且不稳定，从而导致复杂多样的冲击条件下钢板耐磨性差，易断裂失效的问题。

与传统的淬火-回火(Q-T)工艺相比，淬火-配分-回火(Q-P-T)工艺是将完全奥氏体化的钢，淬火到马氏体相变开始温度(Ms)和马氏体相变结束温度(Mf)之间，此时马氏体部分相变，组织中有一部分未转变的奥氏体；随后，在淬火终止温度，或高于淬火终止温度进行保温配分，碳原子从过饱和的马氏体中向未转变的奥氏体中扩散，使得奥氏体足够稳定，能够稳定的保留到室温，而不发生相变，同时由于碳化物形成元素的存在，在回火配分过程中弥散析出物进一步提高耐磨钢的强度。通过Q-P-T工艺，可以实现高的强度和塑性的结合，并且在不需要添加合金元素的前提下获得优异的强韧性的结合。

现有技术中低合金耐磨钢的生产主要通过淬火来提高钢板硬度，而淬火后钢板往往得到了较高的硬度，却得不到较好的冲击韧性。回火后，低温回火对韧性改善不明显，中温回火又会产生回火脆性，高温回火后冲击韧性会有明显提高但硬度又得不到保证。

目前，有关淬火－配分－回火工艺如中国专利CN201110271109.5公开介绍了一种多循环淬火-分配-回火工艺，相比于Q-P-T工艺，耗能，效率低，工艺流程复杂。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种低合金高韧性Q-P-T耐磨钢板及制备方法，在加入V、Ti、Nb之后，通过使用淬火-配分-回火工艺，控制碳化物析出和残余奥氏体稳定性，获得的低合金高韧性Q-P-T耐磨钢板的微观组织为马氏体+贝氏体+残余奥氏体，使耐磨钢强度不降低，而塑性显著提升。

本发明一种低合金高韧性Q-P-T耐磨钢板，按质量百分比包括C：0.2％～0.4％、Si：0.1％～0.5％、Mn：0.5％～1.5％、Cr：0.5％～1.2％、Mo：0.1％～0.3％、Ni：0.02～0.08％、Cu：0.04～0.1％、V：0.001～0.008％、Ti：0.01～0.04％、Nb：0.01～0.05％、B：0.001％～0.003％、P0.015％、S0.005％、N0.006％，余量为Fe及不可避免杂质。

进一步的，按质量百分比计，所述的N含量0.004％。

进一步的，所述的耐磨钢板厚度规格范围为5～12mm，屈服强度为800～1200MPa，抗拉强度为1500～1850MPa，断后延伸率为10～18％，表面布氏硬度为450～550HBW，低温冲击功(A_kv/-40℃)为10～60J。