本發明涉及材料技術領域，尤其涉及一種高淬透性熱軋刀板鋼。
背景技術：
隨著我國社會經濟的高速發展，建筑施工行業規模進一步加大，我國現在已成為全球第一大工程機械市場。作為在工程施工中使用最為廣泛的機械裝備，裝載機的鏟斗刀板材料的使用性能直接影響工程機械的使用性價比，而在實際使用過程中，位于鏟斗斗齒之間的刀板是與土方、石塊、泥沙等接觸最頻繁的部件之一，承受極大的磨損和沖擊，很容易磨損或者斷裂失效，因此要求刀板鋼具有高強度、高韌性、耐沖擊、耐磨損等性能，同時為了方便后期進行熱處理，刀板鋼還應具有良好的淬透性，以使得刀板鋼獲得均勻而且強韌性良好的組織。
目前國內機械設備制造廠家廣泛使用Q345B低合金結構鋼進行機械加工和熱處理來制造鏟斗刀板，雖然其焊接性及低溫韌性、冷沖壓及切削性能都很好，但缺點是碳含量低，強度及硬度較低，耐磨性差，同時因為淬透性不好，后續需要進行多次的熱處理工藝，不僅加工周期長而且成本較高，還容易污染環境。
綜上，現有技術中的刀板鋼，至少存在強度硬度較低、淬透性差的問題。
技術實現要素：
本發明實施例通過提供一種高淬透性熱軋刀板鋼，解決了現有技術中的刀板鋼存在強度硬度較低、淬透性差的問題。
本發明通過本發明的一實施例提供如下技術方案：
一種高淬透性熱軋刀板鋼，其化學成分按重量百分比包括：碳0.18％～0.26％、硅0.25％～0.45％、錳0.95％～1.20％、磷≦0.015％、硫≦0.015％、鉻0.5％～0.8％、鈮0.03％～0.07％、硼0.002％～0.004％，鐵。
優選地，所述碳的重量百分比具體為0.20％～0.24％。
優選地，所述硅的重量百分比具體為0.30％～0.40％。
優選地，所述錳的重量百分比具體為1.0％～1.15％。
優選地，所述鉻的重量百分比具體為0.58％～0.76％。
優選地，所述鈮的重量百分比具體為0.045％～0.07％。
優選地，所述硼的重量百分比具體為0.002％～0.004％。
本發明實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：
本發明提供的一種高淬透性熱軋刀板鋼，具有高淬透性、高強韌性、晶粒細化、成本經濟等特點，能克服目前國內廣泛使用的Q345B鋼用作刀板鋼的強度硬度較低、淬透性差等缺點，同時也能解決鑄態高合金耐磨鋼晶粒不均勻、合金成本高、焊接性差等問題，特別適用于制造熱軋成型的大截面近終形刀板鋼，可以減少后續機械加工工序，性價比高。
具體實施方式
本發明實施例通過提供一種高淬透性熱軋刀板鋼，解決了現有技術中的熱軋刀板鋼淬透性較差的技術問題。
本發明實施例的技術方案為解決上述技術問題，總體思路如下：
一種高淬透性熱軋刀板鋼，其化學成分按重量百分比計組成，包括：碳0.18％～0.26％、硅0.25％～0.45％、錳0.95％～1.20％、磷≦0.015％、硫≦0.015％、鉻0.5％～0.8％、鈮0.03％～0.07％、硼0.002％～0.004％，鐵。
為了更好的理解上述技術方案，下面將結合具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。
實施例一
本實施例提供了一種高淬透性的熱軋刀板鋼，其化學成分按重量百分比計組成為：C(碳)0.18％～0.26％、Si(硅)0.25％～0.45％、Mn(錳)0.95％～1.20％、P(磷)≦0.015％、S(硫)≦0.015％、Cr(鉻)0.5％～0.8％、Nb(鈮)0.03％～0.07％、B(硼)0.002％～0.004％，其余為Fe(鐵)和不可避免的雜質。
本實施例提供的高淬透性的熱軋刀板鋼，適用于制造大型工程機械鏟斗刀板用鋼，特別適用于制造寬度大于等于2 50mm的大截面近終形熱軋刀板鋼。
作為一種可選的實施例，C的重量百分比具體為0.20％～0.24％，例如：0.20％、或0.21％、或0.22％、或0.23％、或0.24％。
作為一種可選的實施例，Si的重量百分比具體為0.30％～0.40％，例如：0.30％、或0.31％、或0.32％、或0.33％、或0.34％、或0.35％、或0.36％、或0.37％、或0.38％、或0.39％、或0.40％、等等。
作為一種可選的實施例，Mn的重量百分比具體為1.00％～1.15％，例如：1.00％、或1.01％、或1.02％、或1.03％、或1.04％、或1.05％、或1.06％、或1.07％、或1.08％、或1.09％、或1.10％、或1.11％、或1.12％、或1.13％、或1.14％、或1.15％、等等。
作為一種可選的實施例，Cr的重量百分比具體為0.58％～0.76％，例如：0.58％、或0.59％、或0.60％、或0.61％、或0.62％、或0.63％、或0.64％、或0.65％、或0.66％、或0.67％、或0.68％、或0.69％、或0.70％、或0.71％、或0.72％、或0.73％、或074％、或0.75％、或0.76％、等等。
作為一種可選的實施例，Nb的重量百分比具體為0.045％～0.07％，例如：0.045％、或0.046％、或0.047％、或0.048％、或0.049％、或0.050％、或0.055％、或0.058％、或0.060％、或0.065％、或0.067％、或0.07％、等等。
作為一種可選的實施例，B的重量百分比具體為0.002％～0.004％，例如：0.002％、0.0028％、0.0033％、0.0035％、0.0036％、0.0038％、0.004％、等等。
本實施中高淬透性的熱軋刀板鋼的各合金元素的作用和機理：
C是鋼中最為重要的強化元素，是形成珠光體和碳化物的主要元素，其含量多少決定了鋼的硬度和強度水平。一般來說，隨著鋼中C含量的增加，鋼的強度和硬度增加，而塑性和韌性隨之下降。在實際設計成分時，要根據具體技術要求確定C含量范圍，C含量過高，容易造成刀板鋼中心偏析并且會使焊接性能下降，還會削弱其他合金元素增強淬透性的作用；C含量過低又無法保證刀板鋼材料的強度和沖擊性能，因此，本發明將C含量目標值控制在0.18％～0.26％范圍內，優化目標值為0.20％～0.24％。
Si能抑制鋼中的滲碳體形成，促進鐵素體轉變，并且通過固溶在鐵素體中，起到固溶強化作用，提高鐵素體基體硬度，從而提高鋼的強度和硬度，特別是能明顯提高鋼的彈性極限、屈服極限與強度極限之比(σs/σb)，Si可以減少鋼在摩擦發熱時的氧化作用，提高鋼的冷變形硬化率，提高鋼的耐磨性。而當鋼中Si含量大于0.5％時，會導致鋼的焊接性能下降，因此Si含量目標值控制在0.25％～0.45％范圍內，優化目標值為0.30％～0.40％。
Mn是提高鋼淬透性的最顯著的元素，同時Mn對鐵素體有固溶強化作用，又是良好的脫氧劑和脫硫劑，可減弱S引起的脆性，提高鋼的強度和硬度，并且可以降低鋼的臨界冷卻速度，減少鋼的淬火開裂傾向。但是Mn含量增加會大幅降低鋼的焊接性能，粗化晶粒尺寸，并增加形成白點和鑄坯偏析的敏感性。因此Mn含量目標值控制在0.95％～1.20％范圍內，優化目標值為1.0％～1.15％。
P、S一般認為是鋼中的有害殘余元素，會大幅增加鋼的裂紋敏感性，同時會提高鋼的低溫脆性轉變溫度，降低鋼的低溫沖擊性能，因此，在不影響刀板鋼材料性能的前提下，要求P、S含量越低越好，將其控制在≦0.015％的水平。
Cr可與α-Fe形成置換固溶體，起到固溶強化作用，同時Cr又是強烈的碳化物形成元素，使得鋼的C曲線右移，能顯著提高鋼的強度及淬透性，但是Cr含量增加又會降低鋼的塑性和韌性，提高鋼的回火脆性，因此Cr含量目標值控制在0.5％～0.8％范圍內，優化目標值為0.58％～0.76％。
Nb是鋼中重要的微合金元素之一，主要通過細化晶粒和沉淀析出強化來提高鋼的強度和韌性，還能降低鋼的回火脆性，同時鋼中加入鈮可改善焊接性能。但是Nb含量過高會降低鋼的高溫熱塑性，容易引起鋼坯熱裂紋，因此Nb含量目標值控制在0.03％～0.07％范圍內，優化目標值為0.045％～0.07％。
B容易在奧氏體晶界上偏聚，減少結晶中心形核的幾率，從而使鐵素體的形核率下降，有效推遲奧氏體-珠光體轉變，從而提高鋼的淬透性，鋼中加入微量的B(0.001％～0.005％)即可顯著提高鋼的淬透性，同時B形成碳、氮化物偏聚在晶界上，細化奧氏體晶粒的同時起到沉淀強化的作用，提高沖擊工況下鋼的耐磨性能和屈服強度。但是B含量超過0.007％時，容易引起脆性，而且B與O、N親和力很強，易形成非金屬夾雜，因此，B含量目標值控制在0.002％～0.004％范圍內。
本發明通過添加鉻、鎳、微量的鈮和硼等合金進行合金化，降低合金含量，減少了合金成本，同時能夠細化晶粒，以利于得到均勻細小的熱軋組織，提高熱軋刀板鋼材料的淬透性，是一種淬透性和綜合力學性能優于Q345B低合金結構鋼，且價格經濟、能實現熱軋生產的刀板鋼材料。
下面，將結合具體例子對本發明作進一步詳細說明。
(1)成分配比
本發明實施例中的高淬透性的熱軋刀板鋼，其化學成分按重量百分比計組成為：C 0.18～0.26％、Si 0.25～0.45％、Mn 0.95～1.20％、P≦0.015％、S≦0.015％、Cr 0.5～0.8％、Nb 0.03～0.07％、B 0.002～0.004％，其余為Fe和不可避免的雜質。
基于上述化學成分組成，選取三組數據，得到例1、例2、例3三組數據，如表1所示。
表1為上述各例子(即：例1、例2、、例3)及對比例的化學成分(wt/％)和晶粒度數據。
本發明的對比例采用工業生產的Q345B低合金結構鋼。
表1
(2)生產工藝
上述各例子按以下生產工藝生產：采用50kg真空感應爐冶煉，在Φ800mm二輥可逆式熱軋機組上進行軋制，軋制基本工藝為：加熱溫度1050～1100℃，保溫不少于30min，開軋溫度980～1020℃，終軋溫度820℃～860℃，厚度方向的軋制壓縮比不低于4：1，軋后自然冷卻至室溫。
(3)淬透性對比
將上述各例子和對比例的熱軋鋼板按照國標GB/T 225-2006(《鋼淬透性的末端淬火試驗方法》)加工成端淬試驗標準樣，在925℃左右正火，保溫30min后空冷，隨后在900℃左右加熱，保溫35min后進行端淬試驗，上述各例子和對比例的淬透性見表2。
表2為上述各例子及對比例的淬透性對比數據。
表2
(4)力學性能對比
將上述各例子和對比例鋼板熱處理后進行力學性能檢驗，熱處理工藝為：加熱至900℃，保溫30min后淬火，冷速控制為22～30℃/s，隨后在480℃回火，保溫45min后空冷，上述各例子和對比例的力學性能見表3。
表3為上述各例子及對比例的力學性能數據。
表3
由表1～表3數據對比可知，本發明的刀板鋼具有高淬透性、高強韌性、高硬度、晶粒細化、成本經濟等優點，能完全替代Q345B鋼用作制造大型工程機械鏟斗刀板用鋼，特別適用于制造熱軋成型的的大截面近終形刀板鋼，性價比高。
上述本發明實施例中的技術方案，至少具有如下的技術效果或優點：
本發明提供的一種高淬透性的熱軋刀板鋼，具有高淬透性、高強韌性、晶粒細化、成本經濟等特點，能克服目前國內廣泛使用的Q345B鋼用作刀板鋼的強度硬度較低、淬透性差等缺點，同時也能解決鑄態高合金耐磨鋼晶粒不均勻、合金成本高、焊接性差等問題，特別適用于制造熱軋成型的大截面近終形刀板鋼，可以減少后續機械加工工序，性價比高。
盡管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。