本技術(shù)屬于耐磨鋼生產(chǎn)，尤其涉及一種低合金高韌性500硬度級(jí)別馬氏體耐磨鋼及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、磨損是材料的主要失效形式之一，每年因磨料磨損消耗的鋼材達(dá)到百萬(wàn)噸以上。耐磨鋼的作用在于減緩機(jī)械部件的磨損消耗，提高產(chǎn)品的壽命，延長(zhǎng)機(jī)械產(chǎn)品因磨損而發(fā)生失效行為的時(shí)間，要求具有較高的硬度值以保證惡劣工況下的耐摩擦磨損性能。因此，耐磨鋼是廣泛應(yīng)用于各種磨損工況下的一類鋼鐵材料，如應(yīng)用于礦山機(jī)械、路基設(shè)備的挖掘機(jī)、推土機(jī)、自卸礦卡等。

2、國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段使用的高韌性耐磨材料主要有高錳鋼、低合金鑄鐵、低合金鋼。其中，高錳鋼經(jīng)過(guò)水韌處理后，在高沖擊工況下，表層硬度大幅提高；在低沖擊工況下，由于加工硬化效果不明顯，無(wú)法達(dá)到較好的耐磨效果。低合金鑄鐵通過(guò)碳化物來(lái)增強(qiáng)硬度，即通過(guò)高硬度來(lái)增強(qiáng)耐磨性，但碳化物和基體的硬度值相差較大會(huì)導(dǎo)致鋼材產(chǎn)生裂紋，降低剛的塑韌性。低合金耐磨鋼通常采用mn、cr、ni、mo等元素進(jìn)行合金化，然后通過(guò)淬火與低溫回火熱處理工藝獲得硬度較高的馬氏體組織，然而，ni、mo等合金價(jià)格較高，顯著提升了耐磨鋼的生產(chǎn)成本。低合金鋼通過(guò)加入少量的合金元素，產(chǎn)生抗磨的硬質(zhì)相，得到的鋼材抗耐磨性較好，但低合金鋼的硬質(zhì)相與基體硬度的差別較大同樣會(huì)導(dǎo)致鋼材裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，降低鋼材的塑韌性。

3、隨著工業(yè)發(fā)展的進(jìn)步，各類機(jī)械設(shè)備日益朝著復(fù)雜化、大型化和輕量化的方向發(fā)展，對(duì)工程機(jī)械構(gòu)件的強(qiáng)韌性、耐磨性和焊接性提出了更高的要求，尤其在礦山設(shè)備領(lǐng)域?，F(xiàn)有耐磨鋼在硬度、成本和較強(qiáng)的塑韌性上難以兼顧。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例提供一種低合金高韌性500硬度級(jí)別馬氏體耐磨鋼板及其制備方法，能夠兼顧耐磨鋼的硬度、強(qiáng)塑韌性和成本。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種低合金高韌性500硬度級(jí)別馬氏體耐磨鋼的制備方法，包括：

3、將鐵水經(jīng)kr脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉，其中，轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中要求氬站溫度≥1500℃；精煉過(guò)程中要求精煉時(shí)間≥45min，以每噸鋼水0.1kg～1kg的用量向鋼水中加入稀土合金，制得精煉鋼水；以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，精煉鋼水包括以下含量的化學(xué)成分：c:0.1％～0.5％，si:0～0.7％，mn:0.8％～1.6％，p:0～0.04％，s:0～0.02％，cr:0.10％～0.70％，ni:0.01％～0.50％，mo:0～0.50％，la:0.005％～0.05％，ce:0.005％～0.05％，ti/n≥3.0，其余為鐵和其他不可避免的雜質(zhì)；

4、對(duì)精煉鋼水進(jìn)行連鑄澆鑄、熱軋?zhí)幚淼玫綗彳堜摬?；其中，進(jìn)行連鑄澆鑄的中間包中精煉鋼水的過(guò)熱度為10℃～45℃；

5、對(duì)熱軋鋼材進(jìn)行緩冷處理，得到緩冷鋼材；

6、對(duì)緩冷鋼材進(jìn)行熱處理，制得低合金高韌性500硬度級(jí)別馬氏體耐磨鋼。

7、根據(jù)本技術(shù)第一方面的實(shí)施例，精煉包括lf精煉和rh精煉。

8、根據(jù)本技術(shù)第一方面的實(shí)施例，板坯連鑄過(guò)程中的拉速為0.8m/min～1.5m/min，板坯厚度為230mm～240mm。

9、根據(jù)本技術(shù)第一方面的實(shí)施例，稀土合金需要滿足以下化學(xué)成分：la，30％～40％；ce，60％～70％。

10、根據(jù)本技術(shù)第一方面的實(shí)施例，熱軋?zhí)幚戆ǎ簩?duì)連鑄板坯進(jìn)行加熱處理，得到加熱狀態(tài)的連鑄板坯；對(duì)加熱狀態(tài)的連鑄板坯進(jìn)行粗軋?zhí)幚?，得到粗軋板坯；?duì)粗軋板坯進(jìn)行精軋?zhí)幚?，得到精軋鋼材；?duì)精軋鋼材進(jìn)行卷取，得到精軋鋼卷，作為熱軋鋼材。

11、根據(jù)本技術(shù)第一方面的實(shí)施例，連鑄板坯的進(jìn)行加熱處理的加熱溫度為1150℃～1280℃，連鑄板坯的加熱時(shí)間為120min～300min。

12、根據(jù)本技術(shù)第一方面的實(shí)施例，連鑄板坯經(jīng)加熱處理后采用5～7道次粗軋機(jī)進(jìn)行粗軋，粗軋?zhí)幚砗蟮拇周埌迮鞅砻鏈囟葹?050℃～1150℃；精軋?zhí)幚砗蟮木堜摬牡谋砻鏈囟葹?50℃～950℃，對(duì)精軋鋼材進(jìn)行卷取的卷取溫度設(shè)定為550℃～700℃。

13、根據(jù)本技術(shù)第一方面的實(shí)施例，對(duì)熱軋鋼材進(jìn)行緩冷處理，使熱軋鋼材的緩冷溫度達(dá)到≤60℃。

14、根據(jù)本技術(shù)第一方面的實(shí)施例，對(duì)緩冷鋼材進(jìn)行熱處理，包括：

15、對(duì)緩冷鋼材加熱至850℃～950℃并保溫第一時(shí)長(zhǎng)，在水中進(jìn)行淬火處理，得到淬火鋼材；

16、對(duì)淬火鋼材在160℃～260℃進(jìn)行第二時(shí)長(zhǎng)的回火處理，得到回火鋼材；

17、對(duì)回火鋼材進(jìn)行空氣冷卻，得到低合金高韌性500硬度級(jí)別馬氏體耐磨鋼。

18、根據(jù)本技術(shù)第一方面的實(shí)施例，第一時(shí)長(zhǎng)為20min～60min。

19、根據(jù)本技術(shù)第一方面的實(shí)施例，對(duì)緩冷鋼材進(jìn)行淬火的水的溫度為10℃～50℃，將緩冷鋼材淬火至與進(jìn)行淬火的水的溫度相同。

20、根據(jù)本技術(shù)第一方面的實(shí)施例，第二時(shí)長(zhǎng)為20min～80min。

21、第二方面，本技術(shù)提供了一種低合金高韌性500硬度級(jí)別馬氏體耐磨鋼，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其包括以下化學(xué)成分：c:0.1％～0.5％，si:0～0.7％，mn:0.8％～1.6％，p:0～0.04％，s:0～0.02％，cr:0.10％～0.70％，ni:0.01％～0.03％，mo:0.002～0.004％，la:0.005％～0.05％，ce:0.005％～0.05％，其余為鐵和其他不可避免的雜質(zhì)，其中，ti/n≥3.0。

22、根據(jù)本技術(shù)第二方面的實(shí)施例，低合金高韌性500硬度級(jí)別馬氏體耐磨鋼的基體組織為納米級(jí)馬氏體組織，納米級(jí)馬氏體組織內(nèi)分布有納米級(jí)析出相和高密度位錯(cuò)團(tuán)簇，納米級(jí)析出相種類包括(nbxtiy)c(x+y＝1)、vc、nbc、tic、m2.5c和m3c(m代表fe、mn和cr元素)，納米級(jí)析出相等效直徑＜60nm。

23、根據(jù)本技術(shù)第二方面的實(shí)施例，低合金高韌性500硬度級(jí)別馬氏體耐磨鋼，其-20℃的低溫沖擊功≥80j，-60℃低溫沖擊功≥40j。

24、根據(jù)本技術(shù)第二方面的實(shí)施例，低合金高韌性500硬度級(jí)別馬氏體耐磨鋼，其屈服強(qiáng)度為1100mpa～1500mpa，抗拉強(qiáng)度為1400mpa～1800mpa，鋼板硬度hbw≥470，延伸率為10％～25％，-20℃沖擊功為100j～120j。

25、本技術(shù)實(shí)施例的低合金高韌性500硬度級(jí)別馬氏體耐磨鋼及其制備方法，將鐵水經(jīng)kr脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉和精煉，并通過(guò)在精煉過(guò)程中添加稀土合金，制得上述合金成分的精煉鋼水，利用稀土元素能夠有效去除鋼中的有害雜質(zhì)如硫和氧，通過(guò)形成穩(wěn)定的硫化物和氧化物，減少鋼材中夾雜物的含量，這一過(guò)程不僅提高了鋼的純度，還通過(guò)稀土元素促進(jìn)鋼中晶核的形成，減緩晶粒的長(zhǎng)大速度，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的，優(yōu)化了鋼材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；并通過(guò)對(duì)熱軋?zhí)幚砗蟮臒彳堜摬闹苯舆M(jìn)行緩冷處理和熱處理，以利用熱處理中的淬火處理在鋼材基體中形成納米級(jí)馬氏體組織，利用回火處理促進(jìn)(nbxtiy)c(x+y＝1)、vc、nbc、tic、m2.5c和m3c(m代表fe、mn和cr元素)納米級(jí)碳化物的析出，即產(chǎn)生析出強(qiáng)化效應(yīng)，在鋼材基體組織內(nèi)分布納米級(jí)析出相和高密度位錯(cuò)團(tuán)簇，從而共同增強(qiáng)鋼的強(qiáng)度和韌性，提升鋼材的整體性能，制得低合金高韌性500硬度級(jí)別馬氏體耐磨鋼。