[发明专利]一种泥沙输送管道用易成型高耐磨钢板及其制备方法

说明书

本发明公开一种泥沙输送管道用易成型高耐磨钢板及其制备方法，属于合金钢技术领域。该钢板的化学成分按重量百分含量为：C：0.15‑0.20；Mn：0.5‑2.0；Si：0.3‑1.0；Cr：0.50‑1.50；Ni：0.20‑0.8；Mo：0.20‑0.40；Ti：0.40‑0.80；S≤0.03；P≤0.03；余量为Fe和不可避免的杂质元素。本发明能够满足泥沙输送管道制造要求。硬度HB300的材料耐磨性能可与NM360相当，硬度HB360的材料耐磨性能与NM450相当。

技术领域

本发明属于合金钢技术领域，具体涉及一种泥沙输送管道用易成型高耐磨钢板及其制备方法。

背景技术

泥沙输送管道受复杂的环境作用(粗沙、块石、碎石、沙混卵石的复杂土质等)，磨损失效较为严重。现采用的16Mn钢管道在常规介质条件下寿命约为1-2年，而在含铁板砂、珊瑚岩等硬颗粒介质条件下其使用寿命一般不超过6个月。管道的频繁更换导致施工效率降低，施工成本提高。而采用硬度大于HB400的钢板，但由于硬度过高，导致卷管非常困难，成型效率很低，钢管制造成本远高于普通钢，难以实现大规模推广应用。因此，如何在不提高硬度的前提下大幅改善钢的耐磨性，成为当前冶金和耐磨行业亟待解决的关键技术难题。

发明内容

为了解决现有高硬度耐磨钢焊接性能及加工性能差、工艺生产成本高、生产效率低等难以满足管道制造要求的难题，本发明提供一种泥沙输送管道用易成型高耐磨钢板其制备方法，即，一种超硬粒子增强型马氏体耐磨钢及其钢板制备方法，其耐磨性可达相同硬度传统马氏体耐磨钢的1.5倍。超硬粒子选择硬度HV≥3000的 TiC析出相，析出相平均尺寸约为1m，体积分数为0.5-1.5％。这些超硬TiC粒子提高耐磨性原理是：阻止磨粒磨损犁沟的通过，或者破碎磨粒、钝化磨粒尖角，显著减轻基体的磨损失重。

该耐磨钢的化学组成按重量百分含量(wt.％)为：C：0.15-0.20；Mn：0.5-2.0； Si：0.3-1.0；Cr：0.50-1.50；Ni：0.20-0.8；Mo：0.20-0.40；Ti：0.40-0.80；S≤0.03； P≤0.03余量为Fe和不可避免的杂质元素。

本发明各元素的作用及配比依据如下：

碳：提高钢的淬透性，具有强烈的固溶强化作用，显著提高马氏体钢的强度和硬度；适当含量的碳与钛结合形成微米级TiC粒子，可显著改善耐磨性。本发明钢控制碳含量为0.10-0.20％，基体硬度HB280到360，有效碳含量0.08％到0.13％，考虑到TiC中C元素，钢中C含量与基体碳含量关系为：C基＝C钢-Ti/4；本发明钢中控制的范围0.15-0.20％。

硅：钢中脱氧元素之一，同时具有一定的固溶强化作用，但过量的硅对钢的韧性及焊接性能不利。综合上述考虑，本发明钢硅含量范围为0.30-0.60wt.％。

锰：明显提高钢的淬透性，同时具有一定的固溶强化作用。本发明钢锰含量范围为0.50-2.0wt.％。

钛：作为强碳化物形成元素，与碳结合形成硬度HV大于3000的超硬粒子TiC，显著改善钢的耐磨性。本发明控制钛含量0.40-0.80wt.％，所形成的TiC粒子体积分数约为0.5-1.5％，平均粒度约为1m。过多的TiC粒子恶化材料的塑性及韧性，过少的粒子不能有效提高材料的耐磨性。

钼：显著提高钢的淬透性，降低回火脆性，提高钢的耐延迟断裂性能。同时，钼可溶入TiC形成(TiMo)C，提高TiC颗粒的体积分数。本发明控制钼含量范围为0.20-0.40wt.％。

铬：提高钢的淬透性和耐腐蚀磨损性能，但过高的铬降低加工性和焊接性，本发明控制铬含量范围为0.50-0.80wt.％。

镍：提高钢的淬透性，显著改善低温韧性，提高钢的耐蚀性能。本发明控制镍含量范围为0.20-0.80wt.％。