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贝氏体耐磨钢及钢管制造和回火方法

阅读：388发布：2020-05-11

IPRDB可以提供贝氏体耐磨钢及钢管制造和回火方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种贝氏体耐磨钢及钢管制造和回火方法，所述贝氏体耐磨钢的主要成分为C、Mn、Si、Cr、Ni、Cu、V、Al、P、S，余量为Fe。所述贝氏体耐磨钢钢管制造方法是将贝氏体耐磨钢原料组分合金化，经过精炼炉精炼，连铸成管坯，再管坯升温，保温均匀化后，再穿孔连轧定径；在线轧制制管后空冷或加速冷却。空冷或加速冷却后，在回火温度180~380℃下回火保温1~48小时。与现有技术相比，本发明避免了混金组织的出现，充分保证了合金均化后再结晶，解决了国际国内复合管道2层难题，直接采用贝氏体耐磨管道既耐压又耐磨。，下面是贝氏体耐磨钢及钢管制造和回火方法专利的具体信息内容。

1.一种贝氏体耐磨钢，其特征是，钢成分为，C：0.20~0.45wt%，Mn：1.5~3.5wt%，Si：0.5~2.0wt%，Cr：0.6~1.8wt%，Ni：0~0.8wt%，Cu：0~0.5wt%，V：0~0.1wt%；Al：

0.001~0.1wt%，P：0~0.3wt%，S：0~0.3wt%，余量为Fe；

在以上成分基础上添加下列微量元素的一种或几种都可以起到辅助作用：

Ti：0.01~1重量%，N；0.001~0.1重量%，B：0.001~0.1重量%，Re：0.001~1重量%，Ca：

0.001~0.1重量%，Mo：0.1~1重量%，Nb：0.001~0.1重量%。

2.一种贝氏体耐磨钢管轧制方法，其特征是，将贝氏体耐磨钢原料组分合金化，经过精炼炉精炼，连铸成管坯，再管坯升温到1100~1300℃保温均匀化后，在900~1150℃穿孔连轧，在850~950℃定径；在线轧制制管后空冷或加速冷却。

3.一种贝氏体耐磨钢管制造回火方法，其特征是，空冷或加速冷却后，在回火温度

180~380℃下回火保温1~48小时，得到获得钢管材料性能硬度HRC35-60，冲击韧性V型缺口J/cm20-200，抗拉强度1000-2500MPa，屈服强度800-1600MPa，碳当量Ce(%)≤0.5-0.9，Ce(%)=C +Mn/6+Cr+V/5+Ni+Cu/15，获取微观组织为贝氏体和马氏体复合组织。

说明书全文

贝氏体耐磨钢及钢管制造和回火方法

技术领域

[0001] 本发明属于钢合金领域，具体涉及一种耐磨钢和一种耐磨钢管的制造方法以及耐磨钢管制造回火方法。

背景技术

[0002] 耐磨钢管广泛应用到电力、冶金、矿山、煤炭等行业用以运输沙石，煤粉，灰渣等磨削性颗粒物料；其工作环境要求耐磨钢管具有高硬度、高韧性以获得良好的耐磨性能。但是一般而言，韧性随着硬度的提高而发生恶化。在国际国内浆体输送行业一般采用复合管道，输送浆体一般是水和气做动力来带动物料运输，物料大小不一，要求管道必须耐磨和耐压。普通Q235钢管做外套里面衬一层耐磨材料，外层钢管用来承压连接管道长短距离里面一层用来耐磨。因此目前，一般采用内壁硬化的方法来制造耐磨钢管，例如中国专利申请号为CN92231096.3的实用新型专利文件和专利申请号为CN92109663.1的发明专利文件等，但是这种方法工艺复杂，成本较高。
[0003] 中低碳锰系空冷贝氏体钢（ZL031500927，CN03124268.5）所述中低碳锰系空冷贝2
氏体钢具有较高的空冷淬透性，空冷硬度大于HRC45，无缺口冲击值大于70J/cm。可以应用于耐磨钢管领域，但目前尚未公开耐磨钢管的制造技术。

发明内容

[0004] 鉴于此，本发明的第一目的在于提供一种耐压、耐磨和耐腐蚀性综合性能优良的合金材料。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供一种贝氏体耐磨钢，该钢组成成分为C：0.20~0.45wt%，Mn：1.5~3.5wt%，Si：0.5~2.0wt%，Cr：0.6~1.8wt%，Ni：0~0.8wt%，Cu：
0~0.5wt%，V：0～0.1wt%；Al：0.001~0.1wt%P：0～0.3wt%，S：0～0.3wt%，余量为Fe；
在以上成分基础上添加下列微量元素的一种或几种都可以起到辅助作用：
Ti：0.01~1重量%，N；0.001~0.1重量%，B：0.001~0.1重量%，Re：0.001~1重量%，Ca：
0.001~0.1重量%，Mo：0.1~1重量%，Nb：0.001~0.1重量%。
[0006] 与现有技术相比，本发明所述贝氏耐磨钢管成本较低，根据耐磨钢的具体服役条件控制各组份的含量，以满足对材料的耐磨性、耐压性和耐腐蚀性的综合要求。
[0007] 本发明的另一个目的在于提供一种耐磨钢管的制造方法。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供一种贝氏体耐磨钢管制造方法，将贝氏体耐磨钢原料组分合金化，经过精炼炉精炼，连铸成管坯，在线轧成钢管，空冷或加速冷却后得到了贝氏体和马氏体复相组织，再经过低温回火消除应力，稳定组织。
[0009] 优选地，连铸成圆坯后，将圆坯在1100~1300℃保温均匀化后，在1150~900℃穿孔连轧，在850~950℃定径；冷却后，在180~380℃进行回火1~48小时。
[0010] 优选地，轧制后直接进入冷床进行空冷。
[0011] 优选地，采取加速冷却的方式，冷却速度为0.1℃/s~9℃/s。
[0012] 本发明另一个目的在于一种贝氏体耐磨钢管制造回火方法。
[0013] 为解决上述技术问题，本发明提一种贝氏体耐磨钢管制造回火方法，空冷或加速冷却后，在回火温度180~380℃下回火保温1~48小时。得到获得钢管材料性能硬度HRC35-60，冲击韧性V型缺口J/cm20-200，抗拉强度1000-2500MPa，屈服强度800-1600MPa，碳当量Ce(%)≤0.5-0.9，Ce(%)=C +Mn/6+Cr+V/5+Ni+Cu/15，获取微观组织为贝氏体和马氏体复合组织。
[0014] 研究表明混晶组织对钢的冲击韧性有不利的影响，为了保证其较高的冲击韧性，需要避免混晶组织的出现。本发明所述方法避免了混金组织的出现，充分保证了合金均化后再结晶。对制造和回火环节的温度的控制，有效地消除残余应力，提高残余奥氏体的稳定性，改善其韧性，使产品保持较高的硬度值。本发明解决了国际国内复合管道2层难题，直接采用贝氏体耐磨管道既耐压又耐磨。

附图说明

[0015] 图1 贝氏体型耐磨钢失稳图，应变量0.2。
[0016] 图2 贝氏体型耐磨钢失稳图，应变量0.3。
[0017] 图3 贝氏体型耐磨钢失稳图，应变量0.6。
[0018] 图4 贝氏体型耐磨钢失稳图，应变量0.7。

具体实施方式

[0019] 合金成本较低，碳当量（Ce%）较低。碳有利于改善耐磨钢管的耐磨性能，但是对韧性不利；锰由于其溶质拖拽和类拖拽作用，是提高贝氏体淬透性最有效的元素之一，同时成本低廉，因此本申请将锰作为主要合金元素；硅和锰相互作用可以促进锰的拖拽和类拖拽效应，促进贝氏体的形成，但是其对焊接性能不利。Ni和Cu可以改善耐磨钢管的耐腐蚀性能，然而耐磨钢管的失效是耐磨料磨损和耐腐蚀磨损相互竞争作用的结果，根据其服役条件，选择各元素的含量。
[0020] 实施例1贝氏体耐磨钢管多项实施成分表：编号 C Mn Si Cr Ai Ni V Cu
1号 0.2-0.3 1.8-2.1 0.6-0.9 0.6-0.9 0.03-0.08 0.2-0.6 0.05-0.1 0.1-0.3实施例2贝氏体耐磨钢管多项实施成分表：
编号 C Mn Si Cr mo Ni V Cu
1号 0.2-0.3 1.8-2.1 0.6-0.9 0.6-0.9 0.3-0.8 0.2-0.6 0.05-0.1 0.1-0.3实施例3贝氏体耐磨钢管多项实施成分表：
编号 C Mn Si Cr Ai Ni V Cu
2号 0.2-0.4 2.2-2.5 1.0-1.6 1.0-1.6 0.03-0.08 0.2-0.6 0.05-0.1 0.1-0.3实施例4贝氏体耐磨钢管多项实施成分表：
编号 C Mn Si Cr mo Ni V Cu
2号 0.2-0.4 2.2-2.5 1.0-1.6 1.0-1.6 0.3-0.8 0.2-0.6 0.05-0.1 0.1-0.3实施例5贝氏体耐磨钢管多项实施成分表：
编号 C Mn Si Cr Ai V
3号 0.2-0.4 1.8-3.5 0.6-1.8 0.6-1.8 0.03-0.08 0.05-0.1
实施例6贝氏体耐磨钢管多项实施成分表：
编号 C Mn Si Cr mo Ni
3号 0.2-0.4 1.8-3.5 0.6-1.8 0.6-1.8 0.3-0.8 0.2-0.9
以下结合图1至图4对本发明作说明。混晶组织对钢的冲击韧性有不利的影响，为了保证其较高的冲击韧性，需要避免混晶组织的出现。因此申请人通过gleeble-1500D建立了发明钢的加工图。同时考虑到轧制过程中的返温效果，每次轧制升温在100℃左右。根据加工图可知，穿孔成型变形量较大，参考图3和图4，在温度为1100~1300℃，应变速率为-1
0.001~4s 的区域内，可发生完全动态再结晶，应变应力较小，有利于穿孔成型。而在连轧-1
过程中变形量较小，参考图1和图2，在温度为1000~1200℃，应变速率为0.001~10s 的区域内，可实现完全动态再结晶。选择900~1100℃连轧，同时考虑到返温效果，也能保证完全再结晶的实现。终轧阶段，变形量和应变速率较小，参考图1和图2，在温度为900~1000℃，-1
应变速率为0.001~0.1s 的区域内都可保证完全再结晶。
[0021] 低温回火温度的确定需要钢管保持较高的硬度值作为前提，同时要消除残余应力，还要提高残余奥氏体的稳定性，改善其韧性。
[0022] 回火温度的选择是根据性能需求决定的。根据不同的性能需求，选择不同温度的低温回火，这个温度的回火不但减小了相变应力，同时增加了残余奥氏体的稳定性。研究表明在180~380℃之间回火，残余奥氏体的稳定性增加。这有利于改善耐磨钢的冲击韧性。回火温度对残余奥氏体机械稳定性（MS）和热稳定性（TS）的影响见下表：回火温度/℃ 机械稳定性/% 热稳定性/%
220 94.5625 63.5625
280 83.5625 96.8125
340 84.875 99.0625
360 68.375 99.375
380 66.4375 67.125
上述方法制造的产品可获得性能硬度HRC35-60，冲击韧性V型缺口20-200，抗 拉 强1000-2500MPa，屈 服 强 度800-1600MPa，碳 当 量 (%) ≤ 0.5-0.9。Ce%=C +Mn/6+Cr+V/5+Ni+Cu/15获取贝氏体和马氏体复合组织的管钢获得了良好强韧性配合及耐磨、腐蚀性能，且具备优良焊接性。
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标题 发布/更新时间 阅读量
一种浆体输送用下贝氏体耐磨钢管及其制造方法-专利编号CN102776445B 2020-05-12 267
准贝氏体钢-专利编号CN100408712C 2020-05-11 149
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