低成本超高強(qiáng)耐磨鋼板NM360成分設(shè)計(jì)及熱處理工藝
超高強(qiáng)低合金耐磨鋼中厚板材產(chǎn)品開發(fā)為背景,針對(duì)NM360板材產(chǎn)品的成份設(shè)計(jì)、連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變規(guī)律、軋制及熱處理工藝等問題進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究,同時(shí)結(jié)合相應(yīng)檢測(cè)手段,對(duì)實(shí)驗(yàn)鋼的斷口、夾雜物及回火P曲線進(jìn)行了分析,為低成本超高強(qiáng)NM360板材產(chǎn)品的實(shí)際開發(fā)應(yīng)用提供了工藝參考。本文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
(1)針對(duì)耐磨鋼板NM360對(duì)力學(xué)性能的高硬度、高強(qiáng)度性能要求特點(diǎn),在分析對(duì)比國(guó)內(nèi)外相關(guān)低合金高強(qiáng)耐磨鋼成分特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國(guó)資源分布特點(diǎn),設(shè)計(jì)出Ti-Cr-B系的兩種NM360實(shí)驗(yàn)鋼成分。
(2)采用實(shí)驗(yàn)室熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)MMS-300,對(duì)兩種成分NM360實(shí)驗(yàn)鋼進(jìn)行了熱模擬實(shí)驗(yàn),并利用熱膨脹法得到了實(shí)驗(yàn)鋼的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(CCT)。同時(shí),結(jié)合熱模擬得到的膨脹曲線及金相組織,研究了實(shí)驗(yàn)鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變規(guī)律。
熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:耐磨鋼板NM360實(shí)驗(yàn)鋼靜態(tài)/動(dòng)態(tài)CCT曲線均可大致劃分為三部分:高溫轉(zhuǎn)變區(qū),相變產(chǎn)物為先共析鐵素體和珠光體;中溫轉(zhuǎn)變區(qū),相變產(chǎn)物主要為貝氏體;低溫轉(zhuǎn)變區(qū),相變產(chǎn)物為馬氏體。奧氏體區(qū)的變形使CCT曲線向左上移動(dòng),提高了相變開始和結(jié)束溫度,也加快了相轉(zhuǎn)變速度,擴(kuò)大了先共析鐵素體的形成區(qū)域,還促進(jìn)了珠光體相變,而且在冷卻速度較小時(shí)(<5℃/s),有大量的珠光體生成,幾乎沒有貝氏體產(chǎn)生,微觀組織為鐵素體和珠光體兩相組織。
(3)結(jié)合熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果,采用實(shí)驗(yàn)室Ф360熱軋機(jī)組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)鋼熱軋實(shí)驗(yàn),通過分析實(shí)驗(yàn)鋼軋后性能,得到了NM360實(shí)驗(yàn)鋼的軋制工藝規(guī)程:粗軋累積壓下率在55%左右,精軋累積壓下率在66%左右,粗軋開軋溫度控制在約1050℃,精軋開軋溫度控制在950℃以下,軋后采用層流冷卻至650℃左右。軋制實(shí)驗(yàn)表明,控制軋制可有效細(xì)化熱軋后的NM360實(shí)驗(yàn)鋼組織,為后續(xù)熱處理加熱工藝得到較為細(xì)化的奧氏體組織提供了條件。
(4)針對(duì)NM360實(shí)驗(yàn)鋼離線熱處理工藝,研究了淬火、回火工藝參數(shù)對(duì)兩種成分實(shí)驗(yàn)鋼力學(xué)性能和組織的影響規(guī)律。研究表明,實(shí)驗(yàn)鋼在900℃~930℃溫度區(qū)間淬火后實(shí)驗(yàn)鋼硬度均達(dá)到NM360標(biāo)準(zhǔn)要求;回火溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)鋼的性能影響較大,在300~400℃回火發(fā)生回火脆性現(xiàn)象,大于400℃回火時(shí),隨著回火溫度提高強(qiáng)度下降,塑性和低溫沖擊韌性提高。隨著回火溫度的提高,實(shí)驗(yàn)鋼回火組織相應(yīng)為回火馬氏體、回火屈氏體及回火索氏體組織。
同時(shí),分析還表明,成分較高的實(shí)驗(yàn)鋼同比成份較低的實(shí)驗(yàn)鋼,滿足NM360標(biāo)準(zhǔn)要求的熱處理回火溫度區(qū)間較大,為200~300℃。
(5)結(jié)合實(shí)驗(yàn)鋼使用性能要求,研究分析了滿足NM360性能標(biāo)準(zhǔn)要求的實(shí)驗(yàn)鋼拉伸斷口情況。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,實(shí)驗(yàn)鋼斷口均為典型的韌窩斷口,韌窩比較均勻清晰,且大部分呈現(xiàn)沿晶斷裂狀態(tài);對(duì)斷口夾雜物的能譜分析表明,夾雜物主要為S、O、A1及稀有元素Ce,主要為冶煉殘留所致,為此,在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制其冶煉過程中的脫S、O、Al及夾雜物的帶入。
(6)針對(duì)熱處理回火工藝對(duì)實(shí)驗(yàn)鋼性能的影響規(guī)律,建立了實(shí)驗(yàn)鋼回火硬度(H)與回火溫度(T)及回火時(shí)間(t)的函數(shù)關(guān)系,并得到了P曲線。從P曲線可以看出,兩實(shí)驗(yàn)鋼P(yáng)曲線均是一條單值、單調(diào)函數(shù)曲線,為該類鋼實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程的回火工藝制定提供了參考。
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