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专利摘要

本发明属于钢铁冶金与高强耐磨材料技术领域，公开一种大厚度高强韧NM550耐磨钢及其制备方法。Nb、Ti、V以1：1：2质量比协同形成平均粒径为5nm~50nm的多元纳米碳化物(Nb,Ti,V)C主强化相；控轧和奥氏体化阶段，Cr和Mo元素形成细小碳化物，诱导主强化相择优析出，防止团簇聚集；采用Al初脱氧、Ce与Ca复合变性处理，形成球形Ce‑Ca‑Al‑O复合氧化物夹杂，平均粒径≤2μm。采用洁净冶炼、均温加热、控温轧制、三阶段调流水冷与两阶段回火处理，实现组织均匀调控与多尺度强化。屈服强度≥1400MPa、抗拉强度≥1850MPa、延伸率≥15%、‑20℃冲击功≥40J、表面硬度≥560HBW。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202511046284.2
申请日期:
2025-07-29
专利申请人:
分类号:
["C22C38/22","C22C38/24","C22C38/26","C22C38/28","C22C38/02","C22C38/04","C22C38/06","C22C33/04","C21D8/02"]
发明/设计人:
邓想涛，王尚坤，钱亚军，张青学，陈敏侠，郑健，王昭东
权利要求: 1.一种大厚度高强韧NM550耐磨钢，其特征在于，其化学成分按质量百分比包括：C：0.30%~0.35%、Si：0.20%~0.40%、Mn：0.50%~0.70%、Cr：0.50%~0.90%、Mo：0.20%~0.40%、B：0.001%~0.003%、Nb：0.01%~0.03%、Ti：0.01%~0.03%、V：0.02%～0.06%、Al：0.05%~0.08%、Ce：0.001%~0.003%、Ca：0.001%~0.003%、S≤0.003%、P≤0.005%、N≤0.004%、O≤0.002%，其中，Nb、Ti、V以1：1：2质量比协同添加，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的大厚度高强韧NM550耐磨钢，其特征在于，主强化相为基体内弥散析出的三元纳米碳化物(Nb,Ti,V)C，(Nb,Ti,V)C粒径为5nm~50nm。3.根据权利要求2所述的大厚度高强韧NM550耐磨钢，其特征在于，Cr和Mo在热轧与奥氏体化过程中形成(Cr,Mo)C，诱导主强化相(Nb,Ti,V)C在其附近形核，并稳定(Nb,Ti,V)C界面结构，防止团簇析出和奥氏体晶粒粗化。4.根据权利要求3所述的大厚度高强韧NM550耐磨钢，其特征在于，夹杂物主要为球形(Ce,Ca)-Al-O类氧化物，粒径分布均匀，沿厚度方向组织偏差绝对值控制在10%以内；所述球形(Ce,Ca)-Al-O类氧化物作为主强化相析出的间接调控因子，改善(Nb,Ti,V)C的形核位置与分布均匀性，促进厚度方向的组织一致性；所述球形(Ce,Ca)-Al-O类氧化物平均粒径≤2μm，球化率≥90%。5.根据权利要求1-4任一所述的大厚度高强韧NM550耐磨钢，其特征在于，适用于80mm~120mm厚度的钢板，其屈服强度≥1400MPa，抗拉强度≥1850MPa，断后延伸率≥15%，-20℃冲击吸收功≥40J，表面布氏硬度≥560HBW，心部布氏硬度≥530HBW。6.一种权利要求1-5任一所述大厚度高强韧NM550耐磨钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、冶炼与夹杂调控；采用转炉冶炼和LF-VD精炼；采用Al初脱氧钢液，LF-VD精炼末期向钢液中添加Ce和Ca，在1580℃~1620℃温度下反应20~30分钟，形成以Ce和Ca复合富集的氧化物夹杂，平均粒径≤2μm，球形率≥90%；钢液中O≤0.002%，N≤0.004%；钢液全程保护浇铸形成连铸坯；S2、连铸坯加热与均温；将S1中的连铸坯加热至1150℃~1250℃，加热过程确保连铸坯厚度方向的1/2处与坯体表面温度温差≤30℃，保温2.5~3.5小时；S3、控制轧制；将S2中保温后的连铸坯进行控制轧制，粗轧终轧温度为980℃~1020℃，粗轧压下率≥60%，精轧终轧温度为820℃~860℃，精轧压下率≥60%，轧后缓冷至室温，得到钢板，平均冷速控制在0.5℃/s~1.0℃/s；S4、奥氏体化处理；将钢板以≤150℃/h的升温速率加热至870℃~890℃，确保钢板厚度方向的1/2处与钢板表面温度温差≤20℃，每毫米板厚保温3分钟；S5、三阶段分区冷却；采用三段喷水区的调流水冷系统，前段冷却速率为≥20℃/s，中段为15℃/s~20℃/s，末段为8℃/s~13℃/s，最终将S4中保温后的钢板冷却至室温；S6、双阶段回火热处理；依次进行220℃与160℃双回火热处理，每阶段回火热处理的保温时间为每毫米厚度保温2分钟，空冷至室温，得到大厚度高强韧NM550耐磨钢。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，制备所得大厚度高强韧NM550耐磨钢厚度方向力学性能波动不超过10%，组织结构由板条马氏体、三元纳米碳化物(Nb,Ti,V)C和(Cr,Mo)C构成，残余奥氏体体积分数控制在2%～4%，构建出多尺度强化与裂纹钝化协同组织结构。8.一种权利要求1-5任一所述大厚度高强韧NM550耐磨钢的应用，其特征在于，所述大厚度高强韧NM550耐磨钢用于高磨损、高冲击负载场合，包括露天采矿设备衬板、隧道掘进刀头、重载工程履带板及海工平台耐磨部件。