NM400高强度低合金耐磨钢的组织与性能(精)

NM400

收稿日期:2010-09-02

基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(2010CB630800);国家科技支撑计划项目(2006BAE03A08)#作者简介:曹 艺(1982-),女,辽宁大石桥人,东北大学博士研究生;吴 迪(1952-),男,辽宁绥中人,东北大学教授,博士生导师#第32卷第2期

2011年2月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern U niversity(Natural Science)Vol 132,No.2Feb.2011

NM400高强度低合金耐磨钢的组织与性能

曹 艺1,王昭东1,吴 迪1,张 逖2

(1.东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳 110819;

2.南京钢铁股份有限公司,江苏南京 210035)

摘 要:采用T i-Cr-B 微合金化成分设计、奥氏体再结晶区直接轧制及淬火加低温回火的热处理工艺,开发出低成本的N M400级别高强度、高韧性的低合金耐磨钢板#利用光学显微镜(OM )、扫描电镜(SEM )、透射电镜(T EM )等对其组织、性能、断口形貌及析出物进行了研究#结果表明:试验钢的组织主要为高密度位错板条马氏体及分布在板条上的碳化物;抗拉强度\1400M Pa,表面硬度\HV 450,-40e 冲击功在60J 以上;钢板淬透性好,厚度方向硬度分布均匀;除固溶强化和细晶强化外,马氏体板条上的大量位错以及10nm 左右的T i(C,N)析出颗粒起到强烈的硬化作用;经能谱分析,断口韧窝处存在的第二相粒子主要为M nS 和Al 2O 3颗粒,最大尺寸在2L m 左右#

关 键 词:低合金耐磨钢;力学性能;马氏体;析出物;硬化

中图分类号:T G 115.2;T G 115.5 文献标志码:A 文章编号:1005-3026(2011)02-0241-04

Microstructure and Mechanical Properties of HSLA Wear -Resistant Steel NM400

CA O Yi 1,WAN G Zhao -dong 1,W U Di 1,ZH AN G Ti 2

(1.T he State K ey Labo rator y of Rolling &Automation,Nor theastern U niv ersity,Shenyang 110819,China; 2.Nanjing Iron and Steel Co.,L td.,Nanjing 210035,China.Corresponding author:CA O Yi,E -mail:cao yicaro l @http://www.77cn.com.cn)

Abstract :T he low -alloy and low cost w ear -resistant H SLA NM 400steel plate w ith high toughness w as developed by T-i Cr -B m icro alloying,then direct rolling at austenite recrystallization zone with low -temperature tempering after quenching.Its mechanical properties,microstructure,fracture morpholog y and precipitates w ere tested and investigated by means of optical m icroscope (OM ),scanning electron microscope (SEM )and transm ission electron microscope (TEM ).The results show ed that the microstructure of specimens is mainly composed of the high -density dislocated lath martensites w ith carbides distributed on them.T he tensile strength \1400M Pa,the surface hardness \H V450and impact toughness at -40e >60J.With a good hardenability,the steel has a uniform hardness distribution in thickness direction.In addition to the solid solution hardening and grain refinement,a considerable number of the high -density dislocations and Ti(C,N )nano -precipitates play an effective role in hardening.It was found by SEM and EDS that the brittle second -phase particles in fracture dimples are mainly of M nS and Al 2O 3,w hose biggest size is about 2L m.

Key words:low -alloy w ear -resistant steel;mechanical property;martensite;precipitate;hardening

与高锰钢、耐磨铸铁等耐磨材料相比,低合金

耐磨钢具有更为优良的强韧性和耐磨性,成本相

对较低;NM 400由于具有高硬度和良好韧性,同时又具有可焊性及可加工性,因此得到广泛应用#国外生产的该级别耐磨钢主要有日本JFE 的EH400、瑞典SSAB 的HARDOX400以及日本住

NM400

友金属的K400等耐磨钢#随着用户对低合金耐磨钢尤其是NM400级别需求量日益增多,国内钢厂也开始逐渐投入耐磨钢的生产#但国内耐磨钢生产起步较晚,合金种类添加普遍较多、含量较高,这样不仅会影响耐磨钢的焊接性,还会降低冲击韧性,同时也提高了生产成本#在此背景下,笔者在C-M n 钢的基础上采用T i-Cr-B 微合金化的成分设计[1-4],在不添加M o,Ni 等贵重金属元素的条件下,充分利用C 的固溶强化作用和M n,Cr 和B 能提高钢的淬透性的特点,以及Ti 具有细化晶粒及析出硬化作用,采用奥氏体再结晶区直接轧制以及淬火加低温回火的热处理工艺,开发出一种低成本的NM 400低合金耐磨钢,在保证高硬度的同时还获得了良好的低温冲击韧性#

1 试验钢的成分及工艺

采用真空感应熔炼获得150kg 钢锭,将其锻成80mm @120mm @L 的方坯,其化学成分(质量分数,%)为:C 0118~0120,Si 012~015,Mn 112~116,P [01015,S [01003,T i 01015~0102,Cr 0118~0120,B [01002,Al 0102~0104,O [010045,N [010045,Fe 余量#

将方坯加热至1200e ,保温120min,在<450mm 热轧试验机组上采用奥氏体再结晶区直接轧制工艺进行热轧#开轧温度为1100~1050e ,终轧温度>950e ,累计压下率>70%,压下规程为80mm )61mm )43mm )31mm )23mm )17mm )14mm )12mm,轧后空冷至室温#热处理采用淬火+低温回火工艺,奥氏体化温度范围为900~950e ,保温20~40min 后水淬,回火加热温度为200~300e ,保温30~50m in

后空冷至室温#用HV -50A 型维氏硬度计测量宏观硬度,在液压式万能材料试验机上进行拉伸试验,在Instron 9250HV 型落锤冲击试验机上进行低温冲击试验,用LEICA-DM IRM 多功能光学显微镜和JSM -5500LV 扫描电镜对显微组织及断口进行观察,利用透射电镜对试样组织的精细结构进行观察#

2 试验钢的力学性能

经奥氏体再结晶区轧制及淬火回火处理后,试验钢的表面硬度达到H V450以上,抗拉强度达到1460M Pa,屈服强度为1160MPa,延伸率为15%,-20e 和-40e 的冲击韧度分别为66和62J;可见试验钢具有良好的硬度和韧性匹配#该试验钢在拉 …… 此处隐藏：4456字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……