低成本超高強耐磨鋼板NM360成分設計及熱處理工藝

超高強低合金耐磨鋼中厚板材產品開發(fā)為背景，針對NM360板材產品的成份設計、連續(xù)冷卻轉變規(guī)律、軋制及熱處理工藝等問題進行了較為系統(tǒng)的研究，同時結合相應檢測手段，對實驗鋼的斷口、夾雜物及回火P曲線進行了分析，為低成本超高強NM360板材產品的實際開發(fā)應用提供了工藝參考。本文的主要研究內容和成果如下：

　　 (1)針對耐磨鋼板NM360對力學性能的高硬度、高強度性能要求特點，在分析對比國內外相關低合金高強耐磨鋼成分特點的基礎上，結合我國資源分布特點，設計出Ti-Cr-B系的兩種NM360實驗鋼成分。

　　 (2)采用實驗室熱模擬實驗機MMS-300，對兩種成分NM360實驗鋼進行了熱模擬實驗，并利用熱膨脹法得到了實驗鋼的靜態(tài)及動態(tài)連續(xù)冷卻轉變曲線(CCT)。同時，結合熱模擬得到的膨脹曲線及金相組織，研究了實驗鋼的連續(xù)冷卻轉變規(guī)律。

　　 熱模擬實驗結果表明：耐磨鋼板NM360實驗鋼靜態(tài)/動態(tài)CCT曲線均可大致劃分為三部分：高溫轉變區(qū)，相變產物為先共析鐵素體和珠光體；中溫轉變區(qū)，相變產物主要為貝氏體；低溫轉變區(qū)，相變產物為馬氏體。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束溫度，也加快了相轉變速度，擴大了先共析鐵素體的形成區(qū)域，還促進了珠光體相變，而且在冷卻速度較小時(<5℃/s)，有大量的珠光體生成，幾乎沒有貝氏體產生，微觀組織為鐵素體和珠光體兩相組織。

　　 (3)結合熱模擬實驗結果，采用實驗室Ф360熱軋機組進行實驗鋼熱軋實驗，通過分析實驗鋼軋后性能，得到了NM360實驗鋼的軋制工藝規(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。軋制實驗表明，控制軋制可有效細化熱軋后的NM360實驗鋼組織，為后續(xù)熱處理加熱工藝得到較為細化的奧氏體組織提供了條件。

　　 (4)針對NM360實驗鋼離線熱處理工藝，研究了淬火、回火工藝參數對兩種成分實驗鋼力學性能和組織的影響規(guī)律。研究表明，實驗鋼在900℃～930℃溫度區(qū)間淬火后實驗鋼硬度均達到NM360標準要求；回火溫度對實驗鋼的性能影響較大，在300～400℃回火發(fā)生回火脆性現象，大于400℃回火時，隨著回火溫度提高強度下降，塑性和低溫沖擊韌性提高。隨著回火溫度的提高，實驗鋼回火組織相應為回火馬氏體、回火屈氏體及回火索氏體組織。

　　 同時，分析還表明，成分較高的實驗鋼同比成份較低的實驗鋼，滿足NM360標準要求的熱處理回火溫度區(qū)間較大，為200～300℃。

　　 (5)結合實驗鋼使用性能要求，研究分析了滿足NM360性能標準要求的實驗鋼拉伸斷口情況。從實驗結果可以看出，實驗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，在實際生產過程中應嚴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驗鋼性能的影響規(guī)律，建立了實驗鋼回火硬度(H)與回火溫度(T)及回火時間(t)的函數關系，并得到了P曲線。從P曲線可以看出，兩實驗鋼P曲線均是一條單值、單調函數曲線，為該類鋼實際生產應用過程的回火工藝制定提供了參考。

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