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)檢測手段，對實(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。本文的主要研究內(nèi)容和成果如下：

　　 (1)針對耐磨鋼板NM360對力學(xué)性能的高硬度、高強(qiáng)度性能要求特點(diǎn)，在分析對比國內(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，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)針對熱處理回火工藝對實(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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