(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 110055462 A (43)申请公布日 2019.07.26 |
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(21)申请号 CN201910341244.9
(22)申请日 2019.04.25
(71)申请人 东北大学
地址 110169 辽宁省沈阳市浑南区创新路195号
(72)发明人 王昭东 邓想涛 黄龙 王麒 付天亮 田勇
(74)专利代理机构 北京易捷胜知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人 齐胜杰
(51)Int.CI
(54)发明名称
(57)摘要
一种双尺度TiC粒子复合强化低合金超级耐磨钢，化学组成按重量百分数含量为C：0.18～0.60％、Si：0.30～1.20％、Mn：1.00～3.00％、Cr：0.20～0.40％、Ti：0.2～1.00％、Mo：0.10～0.50％、B：0.0005～0.003％、S：≤0.005％、P：≤0.015，余量为铁和不可避免的杂质元素；其中，C、Ti的含量满足0.10％≤C％－Ti％/4≤0.40％；低合金超级耐磨钢中含有均匀分布的微米级TiC粒子和纳米级TiC粒子的双尺度TiC粒子。所述超级耐磨钢制备方法，包括冶炼、凝固成型、轧制、冷却和热处理步骤，其中冷却时，将轧制后的钢超快速冷却至450～750℃，然后进行堆冷。本发明耐磨钢的硬度在HB360‑550，耐磨性能达到相同硬度传统超级耐磨钢板的1.5～3.0倍，并且使用性能满足相关设备的使用需求。 | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种双尺度TiC粒子复合强化低合金超级耐磨钢，其特征在于，所述低合金超级耐磨钢的化学组成按重量百分数含量为：C：0.18～0.60％、Si：0.30～1.20％、Mn：1.00～3.00％、Cr：0.20～0.40％、Ti：0.20～1.00％、Mo：0.10～0.50％、B：0.0005～0.003％、S：≤0.005％、P：≤0.015、Nb≤0.10％、V≤0.10％、Cu≤0.20％、Pb≤0.02％、Sn≤0.03％、H≤2.0PPm、O≤0.0020％、N≤0.0045％，余量为铁和不可避免的杂质元素；其中，C、Ti的重量百分含量满足0.10％≤C％－Ti％/4≤0.40％；
所述低合金超级耐磨钢中含有均匀分布的微米级TiC粒子和纳米级TiC粒子；
所述微米级TiC粒子和纳米级TiC粒子的体积分数为0.5～2.0％；所述微米级TiC粒子的平均尺
寸为3～5μm，所述纳米级TiC粒子的平均尺寸为5～25nm。
2.一种双尺度TiC粒子复合强化低合金超级耐磨钢的制备方法，依次包括冶炼、凝固成型、轧制、冷却和热处理步骤，其特征在于，
按照权利要求1所述的低合金超级耐磨钢中化学组成含量，准备冶炼所需的原料；
将凝固成型后的坯料进行加热保温，然后采用中厚板轧机或热连轧轧机直接高温连续轧制8～16道次至4～60mm厚度的钢板，轧制压缩比≥5；
对冷却后的钢进行淬火处理，冷却至室温，再对淬火后的钢进行回火处理，空冷至室温，获得低合金超级耐磨钢；淬火温度为820～920℃，淬火时间为10～40min，回火温度为150～400℃，回火时间为10～90min。
3.根据权利要求2所述双尺度TiC粒子复合强化低合金超级耐磨钢的制备方法，其特征在于，
所述冷却为将轧制后的钢以冷速≥10℃/s冷却至450～750℃，然后进行堆冷。
4.根据权利要求2所述双尺度TiC粒子复合强化低合金超级耐磨钢的制备方法，其特征在于，
所述加热保温的温度为1000～1250℃，所述加热保温的时间为3～8h。
5.根据权利要求2所述双尺度TiC粒子复合强化低合金超级耐磨钢的制备方法，其特征在于，所述冶炼包括转炉或电炉初炼和炉外精炼。
6.一种双尺度TiC粒子复合强化低合金超级耐磨钢，其特征在于，所述低合金超级耐磨钢采用权利要求2至4任一项所述的低合金超级耐磨钢的制备方法制备得到。
7.根据权利要求6所述的双尺度TiC粒子复合强化低合金超级耐磨钢，其特征在于，
所述低合金超级耐磨钢中含有均匀分布的微米级TiC粒子和纳米级TiC粒子；
所述微米级TiC粒子和纳米级TiC粒子的体积分数为0.5～2.0％；
所述微米级TiC粒子的平均尺寸为3～5μm，所述纳米级TiC粒子的平均尺寸为5～25nm。
说 明 书
技术领域
本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种双尺度TiC粒子复合强化低合金超级耐磨钢及其制造方法。
背景技术
低合金耐磨钢由于成本低、工艺简单、综合性能好，被广泛应用到工程机械、矿山机械、交通机械、冶金机械等领域。
低合金耐磨钢的基体组织以马氏体或回火马氏体为主，其耐磨性能与马氏体基体的硬度直接相关，即低合金耐磨钢的级别越高硬度越高；究其原因，低合金耐磨钢依靠基体的硬度来抵抗磨损，磨损机制为微切割或者微犁耕，单纯提高硬度，只是提高了抵抗磨损的能力，并没有改变磨损机制。
近几年，国内已经成功开发并可批量稳定生产NM360-NM600全系列低合金耐磨钢，但市场上应用最广泛的低合金耐磨钢依然是NM360-NM500。其主要原因是，高等级耐磨钢硬度太高，加工和焊接等使用性能大幅度降低，已经不能满足一些既要求超高的耐磨性能又需要保证一定使用性能的设备要求。因此，改变常用的提高硬度提高耐磨性能的方法，在低合金耐
磨钢中引入第二相耐磨相，实现既可以大幅度提高耐磨性能的同时又可以保障良好的使用性能，成为新一代低合金耐磨钢发展的方向。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种双尺度TiC粒子复合强化低合金超级耐磨钢及其制造方法。耐磨性能达到相同硬度传统低合金超级耐磨钢板的1.5～3.0倍，并且使用性能满足相关设备的使用需求。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种双尺度TiC粒子复合强化低合金超级耐磨钢，其特征在于，低合金超级耐磨钢的化学组成按重量百分数含量为：C：0.18～0.60％、Si：0.30～1.20％、Mn：1.00～3.00％、Cr：0.20～0.40％、Ti：0.20～1.00％、Mo：0.10～0.50％、B：0.0005～0.003％、S：≤0.005
％、P：≤0.015，余量为铁和不可避免的杂质元素；其中，C、Ti的重量百分含量满足0.10％≤C％－Ti％/4≤0.40％；低合金超级耐磨钢中含有均匀分布的微米级TiC粒子和纳米级TiC粒子。
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