高硬度耐磨低碳合金钢板的制作方法

　　专利名称：高硬度耐磨低碳合金钢板的制作方法

　　技术领域：

　　本发明是关于合金钢，特别是关于高硬度低碳合金钢板。

　　钢材由于其强度高、韧性好、耐冲击、抗疲劳等优点而成为一种重要的工业用原材料而被广泛地运用于各种工程建设和机械设备中。对于一般的机械设备来说，其运动或工作零部件的磨损仍是它们失效的主要因素。因此，人们就使用有高耐磨性能的钢材来制造这些易磨损的零部件。而钢材的耐磨性能取决于其硬度，硬度高的钢材耐磨性就高，反之则低。通常，碳素钢的含碳量愈高，在经过淬火的热处理后，其硬度愈高，耐磨性也随之提高；但却带来韧性随之降低、不耐冲击和易断裂的缺点。于是又有添加各种合金元素(如铬、钼、钛、锰等)的合金钢问世。各种合金钢随其加入的合金元素成分和数量的不同，其物理和机械性能也不同。我国目前常用的耐磨钢以各类铸造合金为主，如高锰奥氏体铸钢、低合金铸钢和高铬铸铁等。这些材料必须以铸造的方法来制造易磨损零部件，生产周期长、环境污染大。此外，铸件的晶粒结构粗大，对其物理和机械性能有不利影响。所以上述这些耐磨铸造合金不是理想的材料，主要用于形状多变、复杂的零部件的制造。与铸造相比，采用轧制的钢板以切割、焊接拼装工艺来制造零部件，则具有生产周期短、施工方便、无需专门的冶炼设备和砂模造型设施等一系列优点，可大大降低生产成本。轧制的钢板比铸钢材料有更细的晶粒组织，且材质的表面、内部质量和制成的零部件形状尺寸公差等均要比铸件要优越。所以，工业上不少设备的易磨零部件仍采用轧制的普通碳素结构钢板来制造。由于普通碳素结构钢板的耐磨性低，使用寿命短，为此，八十年代初，美国、德国、瑞典、法国和日本等国先后对耐磨的合金钢板进行研究，目前已推出了若干高碳耐磨钢板和低碳热处理耐磨钢板，又分为中硬度(200-300HB)和高硬度(400-500HB)两类，其中低碳马氏体细晶粒合金结构钢板取得了较大的发展。但这种低碳合金耐磨钢板需要配合相应的淬火一低温(200℃以下温度)回火处理，才能达到所规定的硬度、强度和韧性要求，为防止钢板在淬火时的变形，这种热处理是需要复杂的辊压淬火处理的专用的设备才行。所以，目前能生产的厂家为数极少。此外，这些低碳合金耐磨钢板焊前需预热、焊后还要回火消除应力处理，如果上述处理的温度一旦超过200℃，则其硬度下降达不到所需的耐磨性要求。同样，这些钢板不适宜进行热成型加工工艺，因为此时钢板加热温度要求在800℃以上，大大超过低温回火温度；但是热成型加工能大大地降低变形力，是机械加工中一种常用的工艺方法。若用这些低碳耐磨钢板以热成型加工工艺制成零部件后，仍需要采用淬火一低温回火热处理处理，才能恢复材料原有硬度，这不仅需要一套热处理设备、增加工时，有违于采用高耐磨钢板以达到简化施工降低成本的目的，而且由于淬火常引起工件的变形不符要求。因此，提供一种能简化其加工工艺的高硬度低碳合金钢板仍是目前世界冶金工业追求的目标。

　　本发明的目的在于提供一种高硬度耐磨低碳合金钢板，轧制后仅需简单的空冷(正火)就可轻易地达到耐磨所需的硬度；且有良好的焊接和切割性能，可直接用于制造耐磨的零件。

　　本发明的目的是这样实现的一种高硬度耐磨低碳合金钢板，它是含有锰(Mn)、硅(Si)、铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、硫(S)、磷(P)合金元素的低碳铁基合金轧制的板材，其特征在于还包含有钒(V)、硼(B)和稀土(Re)合金元素，上述各合金元素在该高硬度耐磨低碳合金钢板中的重量百分组成为C 0.18-0.24％；Mn 1.40-1.80％；Si 0.30-0.50％；Cr 1.50-2.00％；Mo 0.20-0.50％；Ti 0.05-0.10％；S＜0.03％； P＜0.03％； V 0.10-0.15％；B 0.0005-0.005％； Re 0.10-0.15％；钢板轧制成形后于950℃温度下，在空气中冷却至室温，其硬度不小于400HB。

　　根据权利要求1所述的高硬度耐磨低碳合金钢板，其特征在于所述的稀土(Re)合金元素为镧(La)或铈(Ce)。

　　根据权利要求1所述的高硬度耐磨低碳合金钢板，其特征在于可根据需要再施行350-400℃的高温回火处理，而不影响其硬度。

　　本发明具有下述优点1、本发明压制成形后，不需要昂贵的专门淬火设备，只需在950℃的温度下进行简单的正火处理，就可获得400HB以上的硬度，且晶粒细、韧性好、强度高的耐磨钢板。其机械性能δb＞1200Mpa、δs＞980Mpa、δ＞10％、AKV＞40J；具有优异的耐磨性能，经销盘磨损试验机测定的相对耐磨性为1.68(20#钢为1,16锰钢为0.47)。因此，制造方便、成本低。

　　2、本发明可用火焰热切割，切割边平整光滑、无裂纹；而且具有良好的焊接性能，除对厚度过大结构过于复杂的构件需焊前进行150℃的预热外，一般不必进行预热就可直接焊接，焊后也无须回火处理，其硬度仍保持在400HB以上。因此使用本发明可以方便地用切割、焊接的方法直接制造耐磨零件，省却了费时、费工的铸造工艺。

　　3、本发明可加热到950℃进行热成型加工，以减少成型时的变形抗力，只要成型后在空气中自然冷却，仍能保持其规定的强度和硬度。

　　4、使用本发明制造的耐磨零件，无淬火变形之虞。

　　本发明的实施例如下1、用于制造火电厂输煤板式喂料机链板的高硬度耐磨低碳合金钢板，板厚20mm。由电炉冶炼，并调整其合金元素的重量百分组成为C 0.22-0.24％；Mn 1.60-1.80％；Si 0.40-0.50％；Cr 1.80-2.00％； Mo 0.30 0.50％；Ti 0.07-0.10％；S＜0.03％；P＜0.03％； V 0.12-0.15％；B 0.0014-0.0016％； Re 0.12-0.15％。

　　经轧制成厚度为20mm钢板后在950℃温度下空冷至室温，其硬度大于400HB。

　　上述钢板经切割、机加工制成链板，必要时可进行350-400的高温回火处理以消除应力，其硬度仍大于400HB。

　　2、用于制造矿用多斗挖掘机耐磨衬板的高硬度耐磨低碳合金钢板，板厚10mm。由电炉冶炼，并调整其合金元素的重量百分组成为

　　C 0.20-0.22％； Mn 1.40-1.50％；Si 0.35-0.45％；Cr 1.60-1.90％；Mo 0.25-0.28％；Ti 0.05-0.09％；S＜0.03％； P＜0.03％； V 0.11-0.14％；B 0.0014-0.0016％； Re 0.11-0.13％。

　　经轧制成厚度为10mm钢板，并在950℃温度下空冷至室温，其硬度大于400HB。

　　3、用于制造沥青混凝土搅拌机导叶和水泥厂电收尘室耐磨衬板的高硬度耐磨低碳合金钢板，板厚分别为9mm和8mm。由电炉冶炼，并调整其合金元素的重量百分组成为C 0.18-0.20％； Mn 1.50-1.65％；Si 0.30 0.42％；Cr 1.50-1.70％；Mo 0.20-0.25％；Ti 0.05-0.08％；S＜0.03％； P＜0.03％； V 0.10-0.13％；B 0.0005-0.012％； Re 0.10-0.14％。

　　经轧制成厚度8mm或9mm钢板，并在950℃温度下空冷至室温，其硬度大于400HB。

　　权利要求

　　1.一种高硬度耐磨低碳合金钢板，它是含有锰(Mn)、硅(Si)、铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、硫(S)、磷(P)合金元素的低碳铁基合金轧制的板材，其特征在于还包含有钒(V)、硼(B)和稀土(Re)合金元素，上述各合金元素在该高硬度耐磨低碳合金钢中的重量百分组成为C 0.18-0.24％； Mn 1.40-1.80％；Si 0.30-0.50％；Cr 1.50-2.00％； Mo 0.20-0.50％；Ti 0.05-0.10％；S＜0.03％； P＜0.03％； V 0.10-0.15％；B 0.0005-0.005％； Re 0.10-0.15％；钢板轧制成形后于950℃温度下，在空气中冷却至室温，其硬度不小于400HB。

　　2.根据权利要求1所述的高硬度耐磨低碳合金钢板，其特征在于所述的稀土(Re)合金元素为镧(La)或铈(Ce)。

　　3.根据权利要求1所述的高硬度耐磨低碳合金钢板，其特征在于可根据需要再施行350-400℃的高温回火处理，而不影响其硬度。

　　全文摘要

　　一种高硬度耐磨低碳合金钢板,它是含有锰(Mn)、硅(Si)、铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、硫(S)、磷(P)合金元素的低碳铁基合金轧制的板材,其特征在于:还包含有钒(V)、硼(B)和稀土(Re)合金元素,上述各合金元素在该高硬度耐磨低碳合金钢中的重量百分组成为:C 0.18—0.24%;Mn 1.40—1.80%;Si0.30—0.50%;Cr 1.50—2.00%;Mo 0.20—0.50%;Ti 0.05—0.10%;S<0.03%;P<0.03%;V 0.10—0.15%;B 0.0005—0.005%;Re0.10—0.15%;钢板轧制成形后于950℃温度下,在空气中冷却至室温,其硬度不小于400HB。

　　文档编号C22C38/38GK1288973SQ0012537

　　公开日2001年3月28日 申请日期2000年9月26日 优先权日2000年9月26日

　　发明者魏开基, 范淑芝 申请人:苏州林沪公司有限公司, 魏开基, 范淑芝