技术摘要：
本发明提供了一种耐磨性能优异的热轧链板钢带及其制造方法，该钢带的成分按重量百分比计如下：C：0.40％～0.60％，Si：≤0.40％，Mn：0.4％～1.1％，Cr：≤0.50％，Nb≤0.5％；Al：0.015％～0.1％，V：0.05％‑0.5％，Ti：0.03％‑0.1％，且O≤0.0015％，杂质元素P≤0.  全部
背景技术：
目前，链板多采用40Mn、45Mn钢板加工而成，一般要求原料钢板表面硬度在 85HRB－90HRB，以保证冲压后边部质量，热处理后硬度38-42HRC，在长期使用过程中易出现 磨损变形，造成链条延伸、动力系统效率降低，寿命短，需要经常更换等问题。特别是一些汽 车动力链条，链条寿命直接影响汽车发动机乃至整车寿命。 发明《一种低碳微合金钢及用其生产链条链板的方法》(99100724.7)公开的技术 方案中链条链板碳含量低，含锰和钒的冷轧板。碳含量低，合金总含量少，热处理后硬度相 对低，耐磨性不足，而且冷轧成本较高。 发明《一种高级优质链条钢的连铸工艺》(CN103252466A)是一种方坯加工圆链的 连铸工艺，属型材生产工艺，方坯尺寸小，连铸坯生产容易，冶炼铸坯冷却工艺等参次与板 坯连铸完全不同。而且成品是圆链，与链板用途不同。 发明《一种圆环链条用钢及其制造方法》(CN102653834A)，发明《一种矿用大规格、 高强度链条钢及其制备方法》(CN 201 4 1 0 8 0 0 4 1 9 .5) ，发明《一种90级链条钢》 (CN201811242708.2)都是用型材加工环形链条，链条用钢碳含量低，Ni、Cr、Mo等合金含量 高，成本高，常规热处理工艺不能满足链板高硬度高耐磨的要求。 《链条外链板》(CN  2206868Y)介绍的是链条链板形状上的改善，未提及材质。 发明《一种高强度高耐磨性、高疲劳寿命的履带 用钢及其生产工艺》 (201610507885.3)是一种连铸方坯轧制成的圆棒材，不宜做链板。而且C含量0.28-0.32％， 较低，热处理后硬度很难达到37HRC以上，Mn含量1.45％以上，易形成偏析，组织不均匀，影 响疲劳性能。 文献《自行车链条用18MnZL热轧带钢的研制》《，赛车链条用钢化学成分设计》《，武 钢冷轧链条用钢的开发与应用》等论文介绍的均为冷轧钢板用钢。《16Mn钢链板断裂分析》 介绍的16Mn链条钢碳含量低，要经过渗碳处理才能满足硬度要求，工艺复杂。 上述文献及发明提及的钢种均不适合用热轧板直接加工高耐磨链板。因此，本项 目发明了一种热轧钢带，适于直接加工各类链板，热处理后硬度高，耐磨性好，寿命长。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种耐磨性能优异的热轧链板钢 带及其制造方法，该链板用钢热轧板屈服强度400-500MPa，热处理后硬度45HRC以上，链条 耐磨寿命比普通链条延长60％以上。 本发明目的是这样实现的： 一种耐磨性能优异的热轧链板钢带，该钢带的成分按重量百分比计如下：C： 3 CN 111575578 A 说　明　书 2/7 页 0.40％～0.60％，Si：≤0.40％，Mn：0.4％～1.1％，Cr：≤0.50％，Nb≤0.5％；Al：0.015％～ 0.1％，V：0.05％-0 .5％，Ti：0.03％-0 .1％，且O≤0.0015％，杂质元素P≤0.020％，S≤ 0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质。 所述耐磨性能优异的热轧链板钢带组织为均匀细小铁素体和珠光体，铁素体体积 百分比为30％-40％，晶粒度9级以上，屈服强度400-500MPa，表面粗造度1.8um以下，单面表 面脱碳层深度小于板厚的1.5％。 本发明成分设计理由如下： C是钢中主要的固溶强化元素。C含量若低于0.40％，则很难保证热处理后硬度 45HRC以上，另一方面C含量若高于0.60％，热轧板强度过高，钢的韧塑性恶化，链条易脆断。 因此，C含量要控制在0.40％～0.60％。 Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，是保证钢的强度和韧性的必要元素。锰和铁形成固 溶体，能提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度。Mn与S结合形成MnS，避免晶界处形成FeS 而导致的热裂纹影响锯片用钢的热成形性。同时Mn也是良好的脱氧剂并增加淬透性。Mn含 量过低，不能满足热处理后高强硬性的要求，Mn含量过高易形成偏析带影响焊接性能，且增 加生产成本，因此，综合考虑成本及性能要求等因素，Mn含量应该控制在0.4％～1.1％。 Si是钢中常见元素之一，在炼钢过程中用作还原剂和脱氧剂，固溶形态的Si能提 高屈服强度和韧脆转变温度，但若超过含量上限将降低韧性和焊接性能。另一方面，Si是铁 素体形成元素，Si含量高会促使钢表面脱碳严重，因此，Si含量不易过高，Si≤0.40％。 Cr是显著提高钢的淬透性元素，钢中加入适量的Cr可使C曲线右移，相同冷速下获 得的珠光体片间距更加细化。对于高碳钢，Cr可以提高碳扩散的激活能，减轻钢的脱碳倾 向。另一方面，Cr还可提高铁素体电极电位，促使钢的表面形成致密的氧化膜，提高其耐蚀 性。Cr含量过高，增加合金成本，且钢板板形差，难以校平，因此，本发明控制Cr含量≤ 0.50％。 Nb是细晶强化和沉淀强化微合金元素，钢中加入适量的Nb可提高热轧钢板的韧塑 性及钢热处理后的强度和韧性。通常钢中微合金化Nb含量为0.01-0.05％，而本发明中加入 ≤0.5％的Nb，是正常加入量的十倍以上。在钢中添加Nb，在热加工过程中可以析出微细的 NbC、NbCN等碳氮化物二相粒子，抑制奥氏体的形变再结晶，阻止奥氏体晶粒的长大，细化晶 粒。生成的粒子种类和大小直接影响钢的耐磨性等使用性能。如，生产小于30um的NbC粒子， 细化晶粒作用明显，热处理后强硬性明显提升，耐磨性增强，寿命延长。目前汽车使用几年 后，当发动机内的正时链条长度因为磨损严重而延伸50％时，发动机判废。链条钢中≤ 0.5％的Nb，耐磨性明显改善，一般发动机因其他原因报废时，链条长度最大只延伸20％，也 就是说，不会因为正时链条磨损延伸问题而导致发动机报废，相当于延长了发动机使用寿 命。另一方面，Nb可以抑制钢表面氧化脱碳。因此，控制Nb≤0.5％。 V、Ti也是细晶强化和沉淀强化微合金元素，在钢中添加V、Ti，在热加工过程中可 以析出微细的碳氮化物二相粒子，抑制奥氏体的形变再结晶，阻止奥氏体晶粒的长大，细化 晶粒。另一方面，V也可提高淬透性和热稳定性。因此，钢中加入适量的Ti、V可提高热轧钢板 的韧塑性及钢热处理后的强度和韧性。当然，含量过高，增加成本，因此，控制Ti0 .03- 0.1％，V0.05-0.5％。 Al：0.015％～0.1％，冶炼时一般用Al作脱氧剂，也可以细化晶粒，提高强度，但同 4 CN 111575578 A 说　明　书 3/7 页 时也易形成含Al的氧化物夹杂，影响钢的疲劳性能。因此，Al含量控制在0.015％-0.10％。 O：O≤0.0015％，氧是炼钢时的残余元素，氧含量高，非金属夹杂物多，严重影响疲 劳性能。为保证链条用钢热处理后强度和硬度，本发明的链板用钢采用中C含量，高碳钢中 氧含量过高，冶炼时非金属夹杂物不易上浮，导致钢中夹杂物过多，影响疲劳寿命，因此，本 发明要求成品钢板中O≤0.0015％。 P和S都是钢中不可避免的有害杂质，它们的存在会严重恶化钢的韧性，影响疲劳 性能，缩短使用寿命。因此要采取措施使钢中的P和S含量尽可能低。根据本发明，最高P含量 限制在0.020％，最高S含量限制在0.010％。 上述成分设计采用中碳含量，添加Mn、Cr、Si等合金元素，提高钢板淬透性、淬硬 性。加入Nb、V、Ti，阻止奥氏体晶粒的长大，细化晶粒到9级以上，进一步提升强硬性和耐磨 性。采用上述成分，热处理后钢板硬度可达45HRC以上，耐磨性能优异。同时严格控制P、S、O 等杂质元素含量，提高钢疲劳性能，进而延长零部件使用寿命。 本发明技术方案之二是提供一种耐磨性能优异的热轧链板钢带的制造方法，包括 冶炼、连铸连轧、热轧， (1)冶炼工艺： 转炉冶炼，LF或RH炉外精炼，要求精炼处理时间30min以上，以便非金属夹杂物上 浮充分，保证钢水质量，提高成品钢板的疲劳性能；要求中包O≤0.0020％，以确保成品O≤ 0.0015％； 采用转炉冶炼，LF或RH炉外精炼处理，处理时间30min以上，有助于非金属夹杂物 上浮充分，保证钢水纯净度，提高成品钢板的疲劳性能；要求中包O≤0.0020％，以确保成品 O≤0.0015％，各类非金属夹杂物小于1.5级。 (2)连铸连轧：采用立弯式或直立式连铸机连铸，板坯凝固率60％-80％处进行轻 压下，立弯式铸机连铸二冷时铸坯温度930℃以上,板坯厚不大于230mm，板坯连铸连轧，板 坯切断后不下辊道，直接入加热炉加热，待轧制；板坯入加热炉温度650℃以上。 采用立弯式或直立式连铸机连铸，连铸中铸坯凝固率60-80％处进行轻压下。连铸 过程压下过早，液芯厚度过小，不利于夹杂上浮，压下过晚，压下位置的液芯厚度过大，铸坯 易出现裂纹、偏析等缺陷。立弯式铸机连铸二冷时铸坯温度930℃以上,避免铸坯弯曲和冷 却时产生裂纹. 为了控制二相粒子尺寸，板坯厚不能大于230mm，以促进板坯冷却，降低储存能，抑 制二相粒子长大。另一方面，板坯入加热炉温度650℃以上，避免长时间二次加热引起表面 脱碳氧化严重，同时，促进铸坯中二相粒子固溶，以便轧制过程中重新生成细小二相粒子， 细化晶粒，提高热处理后强硬性和耐磨性，延长链板使用寿命。 (3)热轧： (a)加热炉采用还原性气氛步进式加热炉，铸坯加热温度1100～1250℃，在炉4- 6h，确保铸坯加热均匀的同时，尽量降低表面脱碳，抑制表面晶界氧化； 采用热连轧机组轧制。铸坯加热温度1100～1250℃，在炉时间4-6h，Nb的粒子在 1100℃以上温度，固溶速度明显增加，固溶量明显增多，温度达1200℃后，70％以上的Nb固 溶在钢中。根据步进式加热炉特点，推算出铸坯800℃入炉后，在炉4h以上，才能保证其在 1100～1250℃有足够时间促进Nb的固溶。在炉时间超过6h后，铸坯表面氧化脱碳严重，影响 5 CN 111575578 A 说　明　书 4/7 页 热处理后表面硬度及疲劳性能。采用高压水除鳞技术，去除表面氧化铁皮，从而降低成品钢 板的表面脱碳氧化，单面表面脱碳层深度小于板厚的1.5％，无晶界氧化，表面粗造度1.8um 以下，保证耐磨和疲劳性能优异。 (b)精粗轧均采用高压水除鳞，水压大于15MPa，保证成品钢板表面质量； (c)粗轧首道次压下率大于40％，开轧温度1050℃～1150℃； (d)精轧总压下率85％以上，精轧终轧温度750℃～950℃； 采用首道次大于40％的大压下率，开轧温度1050℃～1150℃，终轧温度750℃～ 950℃，奥氏体区轧制，首道次大压下率，破碎铸坯组织偏析，减轻成品带状，提高成品组织 均匀性。含Nb钢精轧总压下率85％以上，促进再结晶，形成新的奥氏体晶粒带，细化晶粒。 (e)带钢出精轧机后，以10℃/S以上冷速冷却到650-720卷取，以控制二相粒子尺 寸。 轧后以大于10℃/S冷速快速冷却到650～700℃卷取，一方面可以抑制含Nb粒子长 大，控制粒子尺寸50um以下，细化奥氏体晶粒9级以上，提升强硬性和耐磨性。另一方面可以 抑制表面氧化脱碳，进而控制表面硬度及疲劳性能。冷速低于10℃/S，720℃以上卷取,形成 粒子较大，粒子长大明显。卷取温度低于650℃,钢板强度过高，加工难。粒子大于50um，不仅 不能细化奥氏体晶粒，可能影响钢的力学性能，且钢板表面易氧化脱碳，表面晶界氧化严 重，易形成表面微裂纹，严重影响疲劳性能。 一种耐磨性能优异的热轧链板钢带的热处理方法，将所述链板钢加工成链板半成 品后，进行热处理，具体工艺如下： 加热温度825-855℃，保温20-45min后油淬，淬火油温度不高于80℃，冷却到200℃ 以下入炉回火，回火温度280-380℃，热处理后室温组织为回火马氏体，热处理后硬度45HRC 以上。 所述链板组织为回火马氏体，链板硬度45HRC以上。 本发明的有益效果在于：应用本发明公开的技术方案生产的钢板，采用连铸生产 工艺，成材率高，生产成本低；奥氏体晶粒细小均匀，晶粒度9级以上，热轧板组织为均匀细 小铁素体和珠光体，铁素体体积占比30-40％，屈服强度400-500MPa，表面粗造度1.8um以 下，各类非金属夹杂物小于1.5级，单面表面脱碳层深度小于板厚的1.5％，无晶界氧化。热 处理后硬度45HRC以上，加工的链板耐磨性优异，使用寿命延长60％以上。 附图说明 图1为本发明实施例2显微组织金相图。