NR360贝氏体耐磨钢板的组织与性能

制主要是切削与犁沟机制，同时存在疲劳剥落机制。 ＮＲ３６０钢在滑动磨损条件下的磨痕比较平滑且较浅，
（ａ）ＮＲ３６０（ｂ）ＷＲ３６０ 图２ ２种耐磨钢板磨损表面形貌
ＷＲ３６０的磨痕比较深且表面的剥落程度较大。分析认为，ＷＲ３６０的生产工艺为“轧制＋淬火回火”，钢材的组
万方数据
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安徽工业大学学报
２００９年
１试验制备与试验方法
试样均取自３０ ｍｍ厚ＮＲ３６０成品耐磨钢板，主要化学成份（质量分数）为Ｃ≤Ｏ．２０％，Ｍｎ。＜２．０％，Ｓｉ≤ １．８％，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｖ等适量。加工成１２．５ ｍｉｌｌ×４００ ｍｍ ｘ ３０ ｍｍ的非标准拉伸试样，按ＧＢ／Ｔ ２２８—２００２进行 拉伸试验，根据ＧＢＦＦ ２２９—２００７进行冲击试验，试验温度为０℃。
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罨
后接头的断裂位置均出现在焊缝，接头性能反映的是
锚
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焊缝熔敷金属性能。由表２可知，不同焊接方法下，焊
衽
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缝的屈服强度大于５００ ＭＰａ，抗拉强度超过６９０ ＭＰａ，
延伸率大于１０％，均能满足焊条强度要求。
图３是采用２种焊接方法得到的焊接接头的显微 硬度分布。由图３可以看出，由于试验中母材与焊材采 用低强度匹配，因此焊缝金属区硬度较低；经过熔合区
Ｖ０１．２６ Ｎｏ．３ Ｊｕｌｙ ２００９
安徽工业大学学报 Ｊ．ｏｆ Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
文章编号：１６７１－７８７２（２００９）０３－０２３６－０３
第２６卷第３期 ２００９年 ７月
ＮＲ３６０贝氏体耐磨钢板的组织与性能
张逖１。梁学平１。宋娟己斯松华２ （１．南京钢铁股份有限公司，南京２１００３５；２．安徽工业大学材料科学与工程学院，安徽马鞍山２４３００２）
ｃｏｎｓｈｔ ｏｆ ｃａｒｂｉｄｅ ｆｒｅｅ ｂａｉｎｉｔｅ ａｎｄ ｒｅｔａｉｎｅｄ ａｕｓｔｅｎｉｔｅ，ｔｈｅｎ ｈｉｓｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ｃａｎ ｂｅ ｍａｉｎｔａｉｎｅｄ． １１１ｅ ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ ｅｘｈｉｂｉｔｓ ｗｅｌｌ ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ａｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｌｉｄｉｎｇ ｗｅａｒ ｔｅｓｔ，ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ＇ｓ ａｔｔｒｉｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｍａｉｎｌｙ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏ ｃｕｒｉｎｇ ａｎｄ ｐｌｏｗ ｆｕｒｒｏｗ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｓｅａｍ ｗｅｌｄ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅｌｄ ｊｏｉｎｔ ａｒｅ ｂｌｏｃｋｙ ａｎｄ ｎｅｅｄｌｅ—ｌｉｋｅ ｆｅｒｒｉｔｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｉｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ＨＡＺ ａｒｅ ｌａｔｌｌ ｂａｉｎｉｔｅ ａｎｄ ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ．Ｔｈｅ ｗｅｌｄ ｉｏｉｎｔ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ．，１１１ｅ ＨＡＺ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｉｓ ＣｌＯＳｅ ｔｏ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｍｅｔａｌ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｉｄｅ ｆｒｅｅ ｂａｉｎｉｔｅ；ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｐｒｏｐｅ啊
万方数据
第３期
张逖等：ＮＲ３６０贝氏体耐磨钢板的组织与性能
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光，用于滑动磨损试验。滑动磨损试验在ＭＭ２００环块磨损试验机上进行，对磨辊环外径为４０ ｍｍ， 内径为１６ ｍｍ，厚度为１０ ｍｍ，材料为淬火回火模具钢，硬度为ＨＲＣ６０，表面磨光。试验机转速为２００ ｒ／ｒａｉｎ， 载荷为１００ ｋｇ，用ｈ１００（体积比）乳化液作为冷却液滴注冷却。用感量０．０００ １ ｇ的分析天平称重，每个试样 清洗称重后试验，总磨损时间为１ ｈ。将试验钢与以“轧制＋淬火回火”工艺生产的同级别ＷＲ３６０调质耐磨钢 进行比较，以表征材料的耐磨性。试验后磨损的表面经超声波清洗后，进行ＳＥＭ观察。
国外耐磨钢板是采用轧后在线直接淬火＋离线回火工艺制造，具有高强度、高硬度以及可焊性Ｂ－２１。目前国 内主要采用轧后进行离线热处理工艺生产高强度耐磨钢板，生产出的钢板存在工序多、成本高、板形差、韧性 相对低等问题翻。为简化钢板生产工艺、降低生产成本、得到综合性能良好的钢板，南钢公司在炉卷轧机生产 线上采用低碳低合金化成份设计、“控轧控冷＋离线回火”工艺，开发了ＮＲ３６０非调质高性能贝氏体耐磨钢 板。笔者研究ＮＲ３６０非调质贝氏体耐磨钢板的组织结构、力学性能、耐磨性能及焊接接头性能。
条贝氏体与马氏体组织。焊接接头具有良好的强韧性，热影响区的硬度与耐磨钢基体相近。
关键词：无碳化物贝氏体；耐磨钢板；组织；性能
中图分类号：ＴＧｌ４２．７２
文献标识码：Ａ
ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９，ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－７８７２．２００９．０３．００９
Ｍｉቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅ ａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＮＲ３６０ Ｗｅａｒ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｂａｉｎｉｔｅ Ｓｔｅｅｌ Ｈａｔｅ
（ａ）ＯＭ
蚴ＳＥＭ
（ｃ）ＴＥＭ
（ｄ）（ｃ）图的衍射花样
图１ ＮＲ３６０耐磨钢板的组织
２．３耐磨性能
表１ ＮＲ３６０耐磨钢板滑动磨损试验结果
南钢ＮＲ３６０非调质贝氏体耐磨钢板与调质耐磨 钢ＷＲ３６０的对比滑动磨损试验结果见表１。ＮＲ３６０在 经过１ ｈ的磨损试验后，磨损失重要小于ＷＲ３６０。以磨
耐磨钢 ＮＲ３６０ ＷＲ３６０
（３）ＮＲ３６０耐磨钢板焊接接头中焊缝组织主要为块状和针状铁素体组织，热影响区组织为细化的板条 贝氏体与马氏体组织。热影响区的硬度与耐磨钢基体相近。
参考文献：
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离焊缝中心的距离／ｎｕｎ 图３焊接接头的显微硬度分布
后硬度明显升高，热影响区的显微硬度已接近基体硬 度。
图４是手工电弧焊焊接接头各区的金相组织。由
图４可以看出，焊缝组织主要为块状和针状铁素体组 织，少量珠光体分布在块状铁素体边界（图４（ａ））；熔合
区（图４（ｂ））有比较明显的组织变化，形成交接面，靠焊 缝·侧为焊缝金属组织，靠热影响区一侧主要为板条
将钢板加工成尺寸为２００ ｍｍｘ４００ ｍｍｘ３０ ｒａｍ（厚）的焊接试板。待焊接表面制备ｘ形坡口后进行手工电 弧焊接和ＣＯ：保护焊对接焊接。焊接前，焊接试板预热温度为１５０℃。手工电弧焊选用的焊条为Ｅ５０１５ ０５０７），直径为３．２ ｍｍ，焊接电流为１５０—１７０ Ａ，焊接电压为２２～２５ Ｖ，焊速为１５ ｅｒａ／ｒａｉｎ。ＣＯ：保护焊焊丝为 Ｈ０８Ｍｎ２ＳｉＡ，直径为１．２ ｍｍ，焊接电流为２２０－２５０ Ａ，焊接电压为２５—２７ Ｖ，焊速为３０。３２ ｃｍ／ｍｉｎ。焊接时层 问温度控制在１５０—１７０℃，焊后石棉保温冷却。
贝氏体组织。观察到熔合线结合状况良好，没有发现裂 纹；热影响区组织主要为细化的板条贝氏体组织和少
量马氏体组织（图４（ｃ））。主要因为焊接过程中，焊缝周 围金属受焊缝金属的影响，空冷时热影响区受基体金
属的影响，冷却速度较快，组织细化，冷却过程中得到 贝氏体和少量马氏体组织，提高了硬度。采用ＣＯ：保护 焊时，由于对工件热输人与手工电弧焊相近，显微组织
２试验结果与分析
２．１力学性能
南钢生产高强度耐磨钢板的力学性能要求以≥８５０ ＭＰａ，ｏｒｂｓ＞１１００ ＭＰａ／Ｉ卯≥１０％，Ａｌ（ｖＩ＞２３（０℃），硬度≥ ３２１ ＨＢ。对试验钢板分别进行拉伸试验、冲击试验及硬度测定。结果为：Ｒｐｏ．５＝１０５０ ＭＰａ，Ｒ＝＝１２１０ ＭＰａ，Ａ ｓｏ＝ １１％，硬度＝３５５ ＨＢ，ＡＫｖ＿３９ Ｊ（Ｏ℃）。数据表明，在“控轧控冷十离线回火”工艺条件下生产的３０ ｍｍ ＮＲ３６０耐 磨钢板，屈服强度和抗拉强度表现良好，屈强比为０．８７，具有良好的强韧性，且硬度、冲击性能和弯曲性能均 保持较高水平。 ２．２显微组织
ＺＨＡＮＧ Ｔｉｌ，ＬＩＡＮＧ Ｘｕｅ－－ｐｉｎ９１，ＳＯＮＧ Ｊｕａｎ２，ＳＩ Ｓｏｎｇ－ｈｕａ２ （１．Ｎａｎｊｉｎｇ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｎ舳ｊｉｎｇ ２１００３５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａ＇ａｎｓｈａｎ ２４３００２，Ｃｈｉｎａ）
用ＨＢＥ一３０００Ａ布氏硬度仪测试硬度。试样用４％（体积分数）的硝酸酒精溶液腐蚀，在光学显微镜（ＯＭ）、 扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、透射电镜（ＴＥＭ）观察组织结构特征。
采用线切割方法从板材上沿厚度方向切割成６．５ ｍｍｘ６．５ ｍｍｘ３０ ｒａｍ（厚）的小长方块试样，各表面均磨
收稿日期：２００９－０１－０５ 作者简介：张遂（１９７１一），男，河南周口市人，工程师，从事高强钢的冶炼工艺研究。
ＮＲ３６０耐磨板的显微组织如图１。由图１可见，ＮＲ３６０耐磨钢板的典型组织为贝氏体，多数为板条形态 （图１（ａ）），在高分辨扫描电镜和投射电镜下，可以观察到在贝氏体板条间分布有片状残余奥氏体，原奥氏体的 晶粒大小为２０～３５ ｌａ，ｍ，贝氏体板条的宽度为０．３—１卜ｍ，贝氏体板条内及板条间均无碳化物析出（图１（ｂ，ｃ））。 图１（ｄ）为图１（ｃ）中残余奥氏体的衍射花样及标定结果。由于贝氏体板条内及板条间没有碳化物析出，存在 残余奥氏体，这样在低温回火中残余奥氏体的热稳定性和机械稳定性得到了提高，使得ＮＲ３６０耐磨钢不仅 具有较高的强度而且能够保持较好的韧塑性四。
织为回火马氏体，而ＮＲ３６０经过“控轧控冷＋离线回
表２ Ｎ嗍耐磨钢板焊接接头力学性能
火”得到的组织主要为板条贝氏体，这种低碳的贝氏体 具有良好的强韧性和较高的破断抗力，残余奥氏体在 磨损时有应力松弛作用，从而阻碍裂纹扩展嗍。 ２．４焊接性能
将焊接后的试板进行拉伸试验，测定的接头力学
性能见表２。在焊材的选择上采用了低强度匹配，拉伸
硬度／ＨＢ
３５５ ３３５
磨损失重，（ｍｇ／１１）相对耐磨性
１５．１
１．１８
１７．８
１．００
损失重最高的耐磨钢作为基数，除以其它耐磨钢的磨
损失重，得到耐磨钢的相对耐磨性，可以看出ＮＲ３６０
的耐磨性优于ＷＲ３６０。 图２是通过ＳＥＭ得到的２种耐磨钢板滑动磨损
磨痕表面形貌。由图２可以看出，２种耐磨钢的磨损机
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｗｅａｒ－ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｗｅｌｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＮＲ３６０ ｗｅａｒ—ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ＮＲ３６０ ｗｅａｌ＂－ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ ｉｓ
摘要：研究南钢ＮＲ３６０贝氏体耐磨钢板的组织、力学性能、耐磨性能及焊接性能。结果表明，ＮＲ３６０耐磨钢板的组织为板条状的
无碳化物贝氏体及残余奥氏体组织，该钢板具有较高的屈服强度、抗拉强度，及良好的韧性。钢板的耐磨性好，在滑动磨损试验
下，钢板的磨损机制主要为微切削与犁沟机制。焊接接头中焊缝组织主要为块状和针状铁素体组织，热影响区组织为细化的板
（ｃ）热影响区
（ｄ）基体
图４手工电弧焊焊接接头的金相组织
的演变规律也是基本相同的。
３结 论
（１）ＮＲ３６０耐磨钢板的组织由无碳化物贝氏体及少量残余奥氏体组成，可获得Ｒ彬＞８５０ ＭＰａ，Ｒ。＞ ｌ １００ ＭＰａ，Ａ痧１０％，０℃冲击韧性大于２３ Ｊ的高强度耐磨钢板。
（２）ＮＲ３６０非调质贝氏体耐磨钢板具有良好的耐磨性，其耐磨性能优于同级别ＷＲ３６０调质耐磨钢板。 ＮＲ３６０耐磨钢板的磨损机制主要为微切削与犁沟机制。