[发明专利]一种具有NM550硬度的低成本耐磨钢板及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料，特别提供了可用于制作各种超耐磨零部件和有超高强度要求的结构件金属材料。

技术背景

随着我国经济的迅速发展，对耐磨钢提出了更高的要求——成本低、耐磨性好、性能稳定。据中国电力、建材、冶金、采煤和农机等5个部门的不完全统计，每年备件由于摩擦消耗的钢材在150万吨以上，以煤矿所用刮板输送机为例，由于中部槽磨损所造成的损失每年为1～2亿元人民币。如果再考虑到其他机械设备磨损造成的经济损失和钢材的消耗那将是很惊人的。此外，由于我国耐磨钢行业发展较慢，耐磨钢产品质量、性能不够稳定，目前在高科技及国防工业当中对高质量、高性能耐磨钢的需求几乎完全依赖进口。因此，提高耐磨钢的质量和性能，开发新型高性能超耐磨钢，以降低由于磨损造成的损失和弥补国内高质量、高性能耐磨钢的不足，这对于国民经济建设和国防建设的发展都具有重要意义。

在合金成本上，瑞典SSAB钢板有限公司设计生产的超耐磨钢HARDOX 600具有高的碳含量和合金含量，因此制造成本高。瑞典SSAB钢板有限公司生产的8~30mm 厚度的HARDOX 600硬度范围在HB570-HB640，其成分设计采用较多的贵合金，其中Ni 2.5%，Mo0.8%，B0.004%；而厚度40mm以上的超耐磨钢板HARDOX 500，硬度范围在HB450-HB540，其中的贵合金Ni为1.5%，Mo为0.60%，B为0.004%。在生产工艺上，硬度在HB500以上的耐磨钢板采用多次淬火+回火的制造工艺，在热处理生产成本很高，且生产周期长。在专利CN101698900中，给出了500HB超高硬度耐磨钢及生产工艺，但仍然需要在900~950℃进行加热淬火，然后进行100~400℃的回火。上这些合金化及制造方法都会导致其成本高。在专利CN102230135A申请中，采用铸造和热处理方法工艺制造马氏体耐磨钢，其合金成本低，但热处理仍然采用传统的淬火和低温回火的生产方式，受制造方法的限制，该专利申请所述制造方法无法制备单块大面积板材，以及薄壁的大面积耐磨钢，适合铸造类耐磨材料。

在不降低耐磨钢性能的条件下，采用新的成分设计和制造方法，可以大幅度降低生产制造成分。如用廉价合金元素Mn、Si，并添加晶粒细化和沉淀强化的微合金元素Nb、V，降低贵合金元素Ni、Mo、B的含量，因此使成本大幅降低。

发明内容

针对我国耐磨钢行业发展较慢，耐磨钢产品质量、性能不够稳定，目前在高科技及国防工业当中对高质量、高性能耐磨钢的需求几乎完全依赖进口的现状，本发明的目的在于提供一种成本低、性能好的超耐磨钢及其制备方法。

传统工艺生产硬度超过NM500的耐磨钢采用生产工艺包括：首先采用高碳、高合金的合金合金化方法，其次采用复杂的热处理工艺，如两次或多次淬火方式，然后再低温回火。这种工艺因为高合金和多次加热的热处理方式，生产合金成本和能源成本都很高。

本发明的特征之一是，耐磨钢的成分设计采用更为廉价的Mn、Si等元素来提高耐磨性，并添加少量晶粒细化和沉淀强化元素Nb、V，大幅降低了贵重金属元素Ni、Mo、Nb、V、B的含量，在化学成分上，钢中的贵合金元素Ni、Mo、Nb、V的总量控制在≤1.4%，相对与现有该级别耐磨钢，其合金成本低。与国外公司的同类耐磨钢相变，吨钢成本下降了近40%。

本发明的特征之二是，本发明与国内外同级别耐磨钢相比，在生产工艺上采用中厚板轧机轧后直接回火和离线等温处理，或优先的方案是轧后在线淬火+离线回火处理，不需要传统生产工艺中后续多次淬火，较传统耐磨钢的生产流程更短，生产周期短，大大降低了生产成本。

 

本发明的技术方案是：一种具有NM550硬度的低成本耐磨钢板，按化学成分质量百分比：C 0.25~0.30%，Mn2.0~2.5%，Si 1.6~2.0%，Cr 1.0~1.5%，Mo 0.20~0.30%，Ni 0.5~ 1.0%，Nb0.01~ 0.06%，V0.01~ 0.04%，B0.001~0.0015%，S≤0.005%，P≤0.015%，[O+N]≤0.010%，余量为铁和不可避免的杂质。