專利名稱：高硬度耐磨低碳合金鋼板的制作方法

　　技術(shù)領(lǐng)域：

　　本發(fā)明是關(guān)于合金鋼，特別是關(guān)于高硬度低碳合金鋼板。

　　鋼材由于其強度高、韌性好、耐沖擊、抗疲勞等優(yōu)點而成為一種重要的工業(yè)用原材料而被廣泛地運用于各種工程建設(shè)和機械設(shè)備中。對于一般的機械設(shè)備來說，其運動或工作零部件的磨損仍是它們失效的主要因素。因此，人們就使用有高耐磨性能的鋼材來制造這些易磨損的零部件。而鋼材的耐磨性能取決于其硬度，硬度高的鋼材耐磨性就高，反之則低。通常，碳素鋼的含碳量愈高，在經(jīng)過淬火的熱處理后，其硬度愈高，耐磨性也隨之提高；但卻帶來韌性隨之降低、不耐沖擊和易斷裂的缺點。于是又有添加各種合金元素(如鉻、鉬、鈦、錳等)的合金鋼問世。各種合金鋼隨其加入的合金元素成分和數(shù)量的不同，其物理和機械性能也不同。我國目前常用的耐磨鋼以各類鑄造合金為主，如高錳奧氏體鑄鋼、低合金鑄鋼和高鉻鑄鐵等。這些材料必須以鑄造的方法來制造易磨損零部件，生產(chǎn)周期長、環(huán)境污染大。此外，鑄件的晶粒結(jié)構(gòu)粗大，對其物理和機械性能有不利影響。所以上述這些耐磨鑄造合金不是理想的材料，主要用于形狀多變、復(fù)雜的零部件的制造。與鑄造相比，采用軋制的鋼板以切割、焊接拼裝工藝來制造零部件，則具有生產(chǎn)周期短、施工方便、無需專門的冶煉設(shè)備和砂模造型設(shè)施等一系列優(yōu)點，可大大降低生產(chǎn)成本。軋制的鋼板比鑄鋼材料有更細(xì)的晶粒組織，且材質(zhì)的表面、內(nèi)部質(zhì)量和制成的零部件形狀尺寸公差等均要比鑄件要優(yōu)越。所以，工業(yè)上不少設(shè)備的易磨零部件仍采用軋制的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼板來制造。由于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼板的耐磨性低，使用壽命短，為此，八十年代初，美國、德國、瑞典、法國和日本等國先后對耐磨的合金鋼板進行研究，目前已推出了若干高碳耐磨鋼板和低碳熱處理耐磨鋼板，又分為中硬度(200-300HB)和高硬度(400-500HB)兩類，其中低碳馬氏體細(xì)晶粒合金結(jié)構(gòu)鋼板取得了較大的發(fā)展。但這種低碳合金耐磨鋼板需要配合相應(yīng)的淬火一低溫(200℃以下溫度)回火處理，才能達(dá)到所規(guī)定的硬度、強度和韌性要求，為防止鋼板在淬火時的變形，這種熱處理是需要復(fù)雜的輥壓淬火處理的專用的設(shè)備才行。所以，目前能生產(chǎn)的廠家為數(shù)極少。此外，這些低碳合金耐磨鋼板焊前需預(yù)熱、焊后還要回火消除應(yīng)力處理，如果上述處理的溫度一旦超過200℃，則其硬度下降達(dá)不到所需的耐磨性要求。同樣，這些鋼板不適宜進行熱成型加工工藝，因為此時鋼板加熱溫度要求在800℃以上，大大超過低溫回火溫度；但是熱成型加工能大大地降低變形力，是機械加工中一種常用的工藝方法。若用這些低碳耐磨鋼板以熱成型加工工藝制成零部件后，仍需要采用淬火一低溫回火熱處理處理，才能恢復(fù)材料原有硬度，這不僅需要一套熱處理設(shè)備、增加工時，有違于采用高耐磨鋼板以達(dá)到簡化施工降低成本的目的，而且由于淬火常引起工件的變形不符要求。因此，提供一種能簡化其加工工藝的高硬度低碳合金鋼板仍是目前世界冶金工業(yè)追求的目標(biāo)。

　　本發(fā)明的目的在于提供一種高硬度耐磨低碳合金鋼板，軋制后僅需簡單的空冷(正火)就可輕易地達(dá)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。

　　本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種高硬度耐磨低碳合金鋼板，它是含有錳(Mn)、硅(Si)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、硫(S)、磷(P)合金元素的低碳鐵基合金軋制的板材，其特征在于還包含有釩(V)、硼(B)和稀土(Re)合金元素，上述各合金元素在該高硬度耐磨低碳合金鋼板中的重量百分組成為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％；鋼板軋制成形后于950℃溫度下，在空氣中冷卻至室溫，其硬度不小于400HB。

　　根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度耐磨低碳合金鋼板，其特征在于所述的稀土(Re)合金元素為鑭(La)或鈰(Ce)。

　　根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度耐磨低碳合金鋼板，其特征在于可根據(jù)需要再施行350-400℃的高溫回火處理，而不影響其硬度。

　　本發(fā)明具有下述優(yōu)點1、本發(fā)明壓制成形后，不需要昂貴的專門淬火設(shè)備，只需在950℃的溫度下進行簡單的正火處理，就可獲得400HB以上的硬度，且晶粒細(xì)、韌性好、強度高的耐磨鋼板。其機械性能δb＞1200Mpa、δs＞980Mpa、δ＞10％、AKV＞40J；具有優(yōu)異的耐磨性能，經(jīng)銷盤磨損試驗機測定的相對耐磨性為1.68(20#鋼為1,16錳鋼為0.47)。因此，制造方便、成本低。

　　2、本發(fā)明可用火焰熱切割，切割邊平整光滑、無裂紋；而且具有良好的焊接性能，除對厚度過大結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜的構(gòu)件需焊前進行150℃的預(yù)熱外，一般不必進行預(yù)熱就可直接焊接，焊后也無須回火處理，其硬度仍保持在400HB以上。因此使用本發(fā)明可以方便地用切割、焊接的方法直接制造耐磨零件，省卻了費時、費工的鑄造工藝。

　　3、本發(fā)明可加熱到950℃進行熱成型加工，以減少成型時的變形抗力，只要成型后在空氣中自然冷卻，仍能保持其規(guī)定的強度和硬度。

　　4、使用本發(fā)明制造的耐磨零件，無淬火變形之虞。

　　本發(fā)明的實施例如下1、用于制造火電廠輸煤板式喂料機鏈板的高硬度耐磨低碳合金鋼板，板厚20mm。由電爐冶煉，并調(diào)整其合金元素的重量百分組成為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％。

　　經(jīng)軋制成厚度為20mm鋼板后在950℃溫度下空冷至室溫，其硬度大于400HB。

　　上述鋼板經(jīng)切割、機加工制成鏈板，必要時可進行350-400的高溫回火處理以消除應(yīng)力，其硬度仍大于400HB。

　　2、用于制造礦用多斗挖掘機耐磨襯板的高硬度耐磨低碳合金鋼板，板厚10mm。由電爐冶煉，并調(diào)整其合金元素的重量百分組成為

　　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％。

　　經(jīng)軋制成厚度為10mm鋼板，并在950℃溫度下空冷至室溫，其硬度大于400HB。

　　3、用于制造瀝青混凝土攪拌機導(dǎo)葉和水泥廠電收塵室耐磨襯板的高硬度耐磨低碳合金鋼板，板厚分別為9mm和8mm。由電爐冶煉，并調(diào)整其合金元素的重量百分組成為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％。

　　經(jīng)軋制成厚度8mm或9mm鋼板，并在950℃溫度下空冷至室溫，其硬度大于400HB。

　　權(quán)利要求

　　1.一種高硬度耐磨低碳合金鋼板，它是含有錳(Mn)、硅(Si)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、硫(S)、磷(P)合金元素的低碳鐵基合金軋制的板材，其特征在于還包含有釩(V)、硼(B)和稀土(Re)合金元素，上述各合金元素在該高硬度耐磨低碳合金鋼中的重量百分組成為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％；鋼板軋制成形后于950℃溫度下，在空氣中冷卻至室溫，其硬度不小于400HB。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度耐磨低碳合金鋼板，其特征在于所述的稀土(Re)合金元素為鑭(La)或鈰(Ce)。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度耐磨低碳合金鋼板，其特征在于可根據(jù)需要再施行350-400℃的高溫回火處理，而不影響其硬度。

　　全文摘要

　　一種高硬度耐磨低碳合金鋼板,它是含有錳(Mn)、硅(Si)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、硫(S)、磷(P)合金元素的低碳鐵基合金軋制的板材,其特征在于:還包含有釩(V)、硼(B)和稀土(Re)合金元素,上述各合金元素在該高硬度耐磨低碳合金鋼中的重量百分組成為: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%;鋼板軋制成形后于950℃溫度下,在空氣中冷卻至室溫,其硬度不小于400HB。

　　文檔編號C22C38/38GK1288973SQ0012537

　　公開日2001年3月28日 申請日期2000年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月26日

　　發(fā)明者魏開基, 范淑芝 申請人:蘇州林滬公司有限公司, 魏開基, 范淑芝