低合金耐磨钢的组织与性能

回火工艺对低合金耐磨钢组织与性能的影响马玉喜郭斌欧阳珉璐陶军晖宋畅胡敏徐进桥（武汉钢铁(集团)公司研究院, 武汉 430080）摘 要 用金相法、电镜观察等分析研究了热处理工艺过程中高级别耐磨钢组织与性能变化的行为。

结果表明：在一定的淬火温度条件下，随回火温度的提高低合金耐磨钢的组织类型由回火马氏体向以回火马氏体特征加少量回火索氏体为主的复相组织转变，抗拉强度一直呈下降趋势，屈服强度先增加后减小，冲击功和延伸率先降低后增加；低合金耐磨钢共格碳化物的析出长大与位错的交互作用对性能影响较大。

关键词 低合金耐磨钢回火马氏体共格碳化物位错Effect of Tempering Process on Microstructure and MechanicalProperty in Low-alloy Wear-resistant SteelMa Yuxi Guo Bin Ouyang Minlu Tao JunhuiSong Chang Hu Min Xu Jinqiao(Research and Development Center of Wuhan Iron and Steel (Group)Corp., Wuhan, 430080)Abstract Microstructure and mechanical property constant vs. tempering process was investigated by means of metallography and electron microscopy in low-alloy wear-resistant steel. The results show that microstructure constant in the steel with tempered temperature increasing is as follows: tempered martensit e→microstructure like tempered martensite and a small amount of sorbite, at the meantime, always decreasing in tensile strength, firstly increasing and then decreasing in yield strength, firstly decreasing and then increasing in impact energy and elongation. Precipitation and growth of coherent carbites have a notable effect on mechanical property with dislocation tangle in low-alloy wear-resistant steel.Key words low-alloy wear-resistant steel, tempered martensit e, coherent carbite, dislocation低合金耐磨钢板是一类微合金化、具有高耐磨性能和高性价比的特殊用途钢板，属于有代表性的资源节约型材料，当低合金耐磨钢硬度高于400HBW时，对应屈服强度和抗拉强度将分别达到1100MPa和1300MPa以上[1]。

本技术提供一种耐磨齿板用新型低合金耐磨钢及其热处理方法,该低合金耐磨钢按质量百分比由以下化学成分组成：C：0.40.5%、Si：0.100.20%、Mn：0.80.9%、Cr：1.72.0%、Mo：0.150.20%、Ni：0.70.8%、P：≤0.04%、S：≤0.04%、Re：0.050.07%,余量为Fe和不可避免的杂质元素；热处理方法如下（1）淬火，将上述铸态下的齿板用低合金耐磨钢在低于100℃炉温下装炉，以不大于100℃/h的升温速度升温至860℃920℃并保温2h，结束后油淬；（2）回火，将淬火后齿板用低合金耐磨钢在常温状态下装炉，以不大于100℃/h的升温速度升温至200℃250℃并保温3h，结束后出炉空冷。

本技术低合金耐磨钢具有高硬度，良好的韧性和优异的耐磨性，可广泛应用于要求高强度、高耐磨性能的工程、采矿、煤化工等机械产品上。

权利要求书1.一种耐磨齿板用新型低合金耐磨钢,其特征是：按质量百分比由以下化学成分组成：C：0.4-0.5%、Si：0.10-0.20%、Mn：0.8-0.9%、Cr：1.7-2.0%、Mo：0.15-0.20%、Ni：0.7-0.8%、P：≤0.04%、S：≤0.04%、Re：0.05-0.07%,余量为Fe和不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的所述的一种耐磨齿板用新型低合金耐磨钢，其特征是：所述的Re是一号稀土合金。

3.一种权利要求1所述的耐磨齿板用新型低合金耐磨钢热处理方法,其特征是：步骤如下：1)淬火，将上述铸态下的齿板用低合金耐磨钢在低于100℃炉温下装炉，以不大于100℃/h的升温速度升温至860℃-920℃并保温2h，结束后油淬;2)回火，将淬火后齿板用低合金耐磨钢在常温状态下装炉，以不大于100℃/h的升温速度升温至200℃-250℃并保温3h，结束后出炉空冷。

技术说明书一种耐磨齿板用新型低合金耐磨钢及其热处理方法技术领域本技术涉及一种辊式破碎机耐磨齿板用低合金耐磨钢及其热处理方法，属于金属材料领域。

低合金高强度结构钢简要低合金高强度结构钢是一种具有优越力学性能的钢材，其在低合金化和高强度化的同时，还具备良好的可焊性和可加工性。

这种钢材在各种工程领域中被广泛应用，如汽车制造、船舶建造、桥梁建设等。

下面将详细介绍低合金高强度结构钢的特点、优势以及应用领域。

低合金高强度结构钢以镍、钼、钒、铌等合金元素为主要添加剂，以非晶体形式分散于基体中，形成高硬度的固溶体，从而提高了钢材的强度和硬度。

而合金元素的添加还能够改善钢材的可焊性，降低焊缝的硬化程度，减少了焊接过程中的裂纹和变形。

此外，低合金高强度结构钢还具有优异的耐磨性和抗腐蚀性能，能够满足复杂工况下的使用要求。

1.高强度：低合金高强度结构钢的强度通常可以达到普通结构钢的两倍以上，有效提高了结构的承载能力和强度。

2.重量轻：由于低合金高强度结构钢的强度较高，可以在保持结构承载能力的前提下减少材料的使用量，从而降低结构的自重，减轻了整个工程的负荷。

3.抗震性能好：低合金高强度结构钢的高强度和良好的塑性使其能够在地震等动力荷载下具有更好的抗震性能，能够更好地保护结构的稳定性和安全性。

4.成本低：尽管低合金高强度结构钢的成本相对较高，但由于其具有更好的力学性能，可以有效减少结构的使用量和工期，从而降低了整个工程的总成本。

1.汽车制造：低合金高强度结构钢能够在保证车身强度的同时减轻汽车自重，提高燃油效率和行驶性能。

此外，它还具有良好的冲击韧性和抗裂纹性能，能够提高汽车的安全性。

2.船舶建造：船舶在潮汐和风浪等复杂的震动和载荷下工作，低合金高强度结构钢具有抗震性好、耐磨性强的特点，能够有效提高船舶的工作寿命和安全性。

3.桥梁建设：桥梁是工程结构中对材料强度和持久性要求最高的部分之一、低合金高强度结构钢具有高强度、良好的冲击韧性和耐腐蚀性能，能够满足桥梁工程对强度和耐久性的要求。

总而言之，低合金高强度结构钢是一种具有良好力学性能、可焊性和加工性的优质材料。

它在汽车制造、船舶建造、桥梁建设等领域的广泛应用，为各种工程提供了坚固、安全和可靠的结构基础。

中、低合金耐磨钢的热处理(1)中、低合金铸钢件大多用于汽车、拖拉机等机械工业要求有良好强度和韧性的重要部件。

一般来说，对于抗拉强度要求小于650MPa者，施以正火+回火处理；而对于抗拉强度要求大于650MPa者，则采用淬火+回火处理，热处理后组织为回火索氏体。

这比正火或退火所得珠光体及铁素体组织具有更高的强度和良好的韧性。

这种热处理通常称之为调质处理。

但当铸件形状及尺寸不宜淬火时，则宜采用正火+回火取代调质处理，而所得力学性能也较之淬火钢略低。

(2)中、低合金铸钢件在调质处理前最好进行一次正火或正火+回火预处理，以细化晶粒，均匀组织，增加最终调质处理的效果，也有利于减少铸态组织对调质后铸钢性能的影响，以及避免铸件内部铸造应力而导致铸件淬火时变形或开裂的可能性。

对于碳的质量分数在0.2%以下的低碳低合金铸钢件调质前可采用正火预处理。

(3)中、低合金铸钢件的淬火处理要求尽可能得到马氏体组织。

为此，应根据铸钢的牌号、淬透性和铸件壁厚形状等来选择淬火温度和冷却介质。

(4)中、低合金钢铸件淬火后应立即回火，调整铸钢的淬火组织，以达到所需的综合力学性能要求，同时消除淬火应力，防止淬火铸件变形或开裂。

(5)韧化处理是一种在不降低钢的强度条件F，改善其塑性、韧性的处理工艺。

它适用于中碳低合金高强度钢铸件。

1)高温淬火工艺：中碳低合金钢以正常温度淬火后，其组织以片状马氏体为主。

提高淬火温度，则淬火后组织中以板条状马氏体为主。

其特点是强度高、韧性好，且消除了钢中有害杂质在晶界上的吸附，有利于钢的韧性改善．2)亚临界(两相)区淬火工艺：低碳低合金铸钢一般采用完全淬火。

其淬火组织中常因有沿晶析出的共析铁素体，降低了钢的韧性。

而两相区淬火即为在温度Ac1～Acm之间淬火。

其淬火组织为马氏体和均匀分布的细小铁素体的复相组织，减少了一般淬火铸钢回火脆性的危险，显著地提高了铸钢的韧性，降低了铸钢的低温脆变温度。

低碳钢在双相区淬火并具有铁素体+马氏体组织的称为双相钢。

上海至联钢铁有限公司是一家专业从事特殊钢的企业，主要产品有特殊合金钢，耐磨板，不锈
钢，容器板，轴承钢，低合金高强度板，模具钢。

耐磨钢化学成分机械性能
上海至联钢铁贸易有限公司
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工程机械高强度耐磨钢产品应具有高硬度、高韧性、高强度、低碳和低合金等内在特性，以保证“高耐磨、易加工、省材料、降成本”目标的实现。

参照日本、瑞典等标准，标准中设计了NM300、NM360、NM400、NM450、NM500、NM550及NM600七个耐磨等级。

便于用户选材。

在保证高硬度的同时，保持良好的冲击韧性，以抵御外来冲击载荷
据资料报道NM360与普通钢板相比，有不低于两倍的耐磨性能，NM400则不低于2.5倍的耐磨性能；NM550则不低于4倍的耐磨性能。

耐磨钢把高强度、高硬度、可焊接、易折弯这些特性融合在一起，具有优异的力学性能和良好的耐磨性，能适应不同工况的多种挖掘条件。

本标准制订的耐磨钢是工程机械材料研究的一大进步。

NM400级低合金高强度耐磨钢的开发及其组织性能研究低合金高强度耐磨钢由于具有高硬度、良好韧性和可焊接性,广泛应用于工作条件恶劣的工程、采矿等机械设备上,能在较大程度上抵抗磨损和冲击给设备带来的损失,延长机械设备使用寿命。

随着工程机械行业的不断发展,低合金高强度耐磨钢的需求量显著增多。

目前,国内生产中还存在着如合金添加量较多,力学性能不稳定,低温冲击韧性差等问题,给稳定的工业化生产带来一定困难。

基于此,本文针对用户需求量较大的NM400级高强度耐磨钢,对其轧制工艺及热处理过程中的组织演变及力学性能变化规律进行了系统研究。

在普通C-Mn钢基础上,采用少量Ti、Cr、B等元素合金化处理,通过组织性能调控,开发出具有高强度、高硬度和良好低温冲击韧性的低成本NM400级低合金高强度耐磨钢板。

主要研究内容如下：(1)研究了连续冷却过程奥氏体相变规律,并对离线淬火处理(RQ-Reheat Quenching)及在线超快冷(UFC-Ultra Fast Cooling)两种生产方式进行了可行性分析。

随冷却速率的提高,冷却组织由粒状结构逐渐向愈加细化的板条状结构过渡。

Mo、 Ni元素均能降低铁素体相变温度、使CCT(Continuous Cooling Transformation)曲线右移。

冷却速率在10℃/s以上时,各实验钢维氏硬度均高于400HV,采用RQ和UFC 两种生产方式均具有可行性。

(2)分析了热变形奥氏体的动态再结晶规律、轧制及冷却工艺参数对轧后组织以及后续RQ组织转变的影响规律、轧制工艺及冷却路径对UFC组织转变的影响规律。

回归计算得出实验钢动态再结晶激活能为450.78kJ/mol,并得到其本构方程。

低冷速下低温变形时容易形成粒状贝氏体,高温变形易形成宽板条贝氏体。

提高冷速使板条变细。

应变量增加,奥氏体晶粒内界面增多,抑制贝氏体板条长大。

RQ工艺下,奥氏体晶粒尺寸随加热前的贝氏体相界面增多、板条细化、碳化物分散度提高以及原奥氏体晶粒尺寸减小而产生细化。

低合金耐磨钢的组织与性能
1 特点
低合金耐磨钢是一种新型的耐磨钢，可以用来制造抗大型机械损坏能力强的零件。

它具有良好的耐磨性、耐冲击性和抗腐蚀性，性能卓越、使用寿命长，成本更低。

它由低合金钢冶炼制成，并经过淬火固化处理，产生出坚硬耐用的组织结构。

2 材料组成
低合金耐磨钢是由高碳钢、铬、锰、铁以及其他必要的微量元素组成的，其相当低的碳含量，铬含量小于1.5%，锰含量少于3%，总元素含量在15%以内，由于它具有低合金、少量元素、少量碳的特点，使它延伸率更高，可钢性更好，可形成结晶粒，具有流变性。

3 组织结构
低合金耐磨钢的组织主要是铁素体或珠光体，这是由其元素设置和热处理所决定的，结构中的晶粒特别细小，结晶粒的极限尺寸比同类材料更小。

当适当地淬火处理，可以使组织变得密实，细微，惯性抗张能力增加，耐磨性强化，并增大易劈裂裂纹直径。

4 性能
低合金耐磨钢表面牢度可以抵抗机械加载，具有较高的抗弯曲性能和抗连续性，其机械强度余量较高，抗松弛性能良好。

它具有良好的耐磨性，可以有效抵抗大型机械对材料表面的破坏。

它具有良好的
抗腐蚀性和抗冲击性，抗氧化性、耐腐蚀性能高，即使在酸碱腐蚀性强的环境下也能保持其原有的耐磨性。

5 应用
低合金耐磨钢由于其良好的物理性能和耐磨性能，受到越来越多的广泛应用，可以用于制造抗巨型机械破坏能力强的零件，如天车车轮轨道，采矿机械的轴承、履带辊，建筑机械的转向挡板，卡车的轴承和框架，铁路轨道和支架等。