低成本超高强耐磨钢板NM360成分设计及热处理工艺

超高强低合金耐磨钢中厚板材产品开发为背景，针对NM360板材产品的成份设计、连续冷却转变规律、轧制及热处理工艺等问题进行了较为系统的研究，同时结合相应检测手段，对实验钢的断口、夹杂物及回火P曲线进行了分析，为低成本超高强NM360板材产品的实际开发应用提供了工艺参考。本文的主要研究内容和成果如下：

　　 (1)针对耐磨钢板NM360对力学性能的高硬度、高强度性能要求特点，在分析对比国内外相关低合金高强耐磨钢成分特点的基础上，结合我国资源分布特点，设计出Ti-Cr-B系的两种NM360实验钢成分。

　　 (2)采用实验室热模拟实验机MMS-300，对两种成分NM360实验钢进行了热模拟实验，并利用热膨胀法得到了实验钢的静态及动态连续冷却转变曲线(CCT)。同时，结合热模拟得到的膨胀曲线及金相组织，研究了实验钢的连续冷却转变规律。

　　 热模拟实验结果表明：耐磨钢板NM360实验钢静态/动态CCT曲线均可大致划分为三部分：高温转变区，相变产物为先共析铁素体和珠光体；中温转变区，相变产物主要为贝氏体；低温转变区，相变产物为马氏体。奥氏体区的变形使CCT曲线向左上移动，提高了相变开始和结束温度，也加快了相转变速度，扩大了先共析铁素体的形成区域，还促进了珠光体相变，而且在冷却速度较小时(<5℃/s)，有大量的珠光体生成，几乎没有贝氏体产生，微观组织为铁素体和珠光体两相组织。

　　 (3)结合热模拟实验结果，采用实验室Ф360热轧机组进行实验钢热轧实验，通过分析实验钢轧后性能，得到了NM360实验钢的轧制工艺规程：粗轧累积压下率在55％左右，精轧累积压下率在66％左右，粗轧开轧温度控制在约1050℃，精轧开轧温度控制在950℃以下，轧后采用层流冷却至650℃左右。轧制实验表明，控制轧制可有效细化热轧后的NM360实验钢组织，为后续热处理加热工艺得到较为细化的奥氏体组织提供了条件。

　　 (4)针对NM360实验钢离线热处理工艺，研究了淬火、回火工艺参数对两种成分实验钢力学性能和组织的影响规律。研究表明，实验钢在900℃～930℃温度区间淬火后实验钢硬度均达到NM360标准要求；回火温度对实验钢的性能影响较大，在300～400℃回火发生回火脆性现象，大于400℃回火时，随着回火温度提高强度下降，塑性和低温冲击韧性提高。随着回火温度的提高，实验钢回火组织相应为回火马氏体、回火屈氏体及回火索氏体组织。

　　 同时，分析还表明，成分较高的实验钢同比成份较低的实验钢，满足NM360标准要求的热处理回火温度区间较大，为200～300℃。

　　 (5)结合实验钢使用性能要求，研究分析了满足NM360性能标准要求的实验钢拉伸断口情况。从实验结果可以看出，实验钢断口均为典型的韧窝断口，韧窝比较均匀清晰，且大部分呈现沿晶断裂状态；对断口夹杂物的能谱分析表明，夹杂物主要为S、O、A1及稀有元素Ce，主要为冶炼残留所致，为此，在实际生产过程中应严格控制其冶炼过程中的脱S、O、Al及夹杂物的带入。

　　 (6)针对热处理回火工艺对实验钢性能的影响规律，建立了实验钢回火硬度(H)与回火温度(T)及回火时间(t)的函数关系，并得到了P曲线。从P曲线可以看出，两实验钢P曲线均是一条单值、单调函数曲线，为该类钢实际生产应用过程的回火工艺制定提供了参考。

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