本发明属于冶金，涉及一种免预热焊接nm450耐磨钢板及其生产方法。
背景技术：
0、技术背景
1、耐磨钢广泛应用于冶金、矿山、建材、铁路等各个领域，在矿用自卸车、煤矿刮板运输机、推土机、挖掘机、搅拌机、装载机等装备的重点受磨损部位发挥着重要作用。耐磨材料服役环境较为恶劣，因而要求具备极高的强度、硬度、耐磨性和低温冲击韧性，以延长设备使用寿命，缩短部件的更换周期，大大提升作业时间。随着机械设备轻量化、复杂化设计需求的诞生，对耐磨钢的加工和制造过程中的焊接成型性能提出了更高要求，即耐磨钢的应用设备寿命更长，减少维修带来的检修和停机，从而减少资金投入。耐磨钢硬度越高，耐磨性越好，但随之造就了焊接加工难度加大。450hb级耐磨钢属于中高级别耐磨品种，其表面布氏硬度在420～480hb，成分设计上c及cr、mo、ni等合金元素含量相对较高，钢板的碳当量一般达0.50％以上，由此引发的问题是焊接加工困难，导致材料冷裂纹倾向明显，而且焊接热影响区的软化和脆化极易焊接接头脆性断裂。
2、为了避免此类问题，制造厂家通常采用提高预热温度以及严格控制焊接工艺相结合的方式；但焊接前预热均会增加能源消耗和增加成本且大大降低了焊接加工成型效率。中国专利cn114734125b公开了一种适合500hb耐磨钢的免预热焊接方法，该发明针对500hb级别耐磨钢板免预热焊接方法，通过焊接接头的坡口设计，采用50kg级焊丝、80kg级焊丝、耐磨钢焊丝形成梯度过渡，完成耐磨钢的焊接，较传统耐磨钢焊接接头相比，不需要焊前预热、焊后热处理，焊接过程更为简单、高校，焊接变形可控，降低焊接裂纹的产生；同时选用强度呈梯度过渡的焊丝，比全过程应用耐磨耐磨钢焊丝更为节约生产成本。该专利侧重于500hb耐磨钢免预热焊接焊丝的匹配及焊接方法，不适用于免预热焊接nm450耐磨钢板强度级别。
3、中国专利cn116586816a公开了一种1000mpa高强钢免预热焊接用电弧焊条及制备方法，采用该电弧焊条焊接1000mpa级高强钢，焊接接头强度不低于1000mpa，同时保证室温焊接时不产生裂纹；解决了1000mpa级超高强钢焊接过程中焊接接头韧性和强度不足，以及焊接过程中焊缝开裂问题，该发明侧重于1000mpa高强钢免预热焊接用电弧焊条及制备方法，不能满足免预热焊接nm450耐磨钢板强度级别。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种免预热焊接nm450耐磨钢板的生产方法，所生产的耐磨钢板为nm450级别，厚度涵盖6～20mm，表面硬度420～480hbw，屈服强度≥1180mpa，抗拉强度≥1400mpa，伸长率≥16％，满足6a直径90°冷弯，-40℃冲击akv≥50j，免预热焊接后的强韧性能良好。
2、本发明的技术方案：
3、一种高强高韧性耐磨钢的生产方法，钢的化学成分重量百分比为c＝0.19％～0.20％，si＝0.25％～0.45％，mn＝1.10％～1.20％，p≤0.012％，s≤0.003％，cr＝0.65％～0.70％，nb＝0.015％～0.020％，ti＝0.008％～0.016％，alt＝0.070％～0.090％，b＝0.0014％～0.0020％，h≤0.0015％，n≤0.0050％，o≤0.0015％，其余为fe和不可避免的杂质，cev≤0.54％。关键工艺步骤包括：
4、(1)转炉冶炼：顶底复吹转炉，控制出钢温度1575～1592℃，转炉出钢p≤0.012％，出钢过程中加入脱氧剂、合金进行脱氧合金化，其中合金采用低p合金，避免钢水涨p；
5、(2)精炼：大包钢水在lf炉送电升温后进行化学成分精确调整，随后进入rh炉或vd炉抽进行真空处理，出站测量钢水气体h≤0.0015％，n≤0.0050％，o≤0.0015％；
6、(3)连铸：中包过热度，连浇炉≤20℃、开浇炉≤25℃，连铸采用动态轻压下或重压下技术提高连铸坯内部质量，连铸坯厚度尺寸180～260mm、宽度尺寸2000～2300mm；
7、(4)加热：预热段温度650～800℃，加热段温度1100～1240℃，均热段温度1150～1230℃，在炉时间180～300min；
8、(5)轧制：采用两阶段控制轧制，粗轧轧制温度1150～980℃，粗轧累计压缩比≥2.2，中间坯厚度60～80mm，12mm精轧开轧温度≤960℃，20mm精轧开轧温度≤900℃，精轧累计压缩比≥3.5，精轧终轧温度760～830℃；
9、(6)热处理：采用淬火+回火工艺，淬火加热温度880～900℃，加热速度1.6～2.2min/mm，保温时间10～30min，淬火冷却速率20～40℃/s；回火加热温度200～220℃，加热速度3.5～4.0min/mm，保温时间10～25min。
10、发明原理：
11、本发明的耐磨钢具有高强度、高硬度、低温高韧性以及免预热焊接后良好的拉伸、冲击等综合特性，同时具有良好的折弯加工性能。以下说明本发明钢的化学成分中主要合金元素的作用及机理。
12、通过控制c范围保证钢板的表面硬度范围命中目标要求；通过mn、b、si、cr元素的添加提高钢板的淬透性保证钢板组织均匀一致；通过组织强化与合金强化相结合的方式提高钢板的强度性能；通过nb、ti、al的析出物结合合理的轧制热处理工艺规程以细化晶粒达到提高强韧性能及硬度的目的；同时对钢水的p、s、h、n、o进行严格控制，本发明通过科学的合金元素配比及合理的轧制热处理工艺有效结合，保证钢板具有优良的力学性能、焊接性能和加工性能。各主要添加元素设计理由具体如下：
13、碳元素可有效提高钢材的强度，增加淬透性，并可显著提高耐磨钢板的表面硬度；但过高的碳对钢材的韧性、冷成型及焊接性能均存在不利影响。基于以上综合考虑，本发明碳含量控制在0.19％～0.20％。
14、锰是提高淬透性最有效的合金元素，溶入铁素体中有固溶强化作用，同时能够改善钢的热处理性能，细化珠光体晶粒，提高钢的强度和硬度。钢中添加一定量的锰是有益的，但含量不宜太高；这是由于mn是一种易偏析的元素，钢水凝固过程中，mn元素会使钢水在凝固末端聚集形成中心偏析，导致钢板芯部出现粗大的渗碳体，对芯部性能不利，同时mn能降低材料中的马氏体转变温度，当mn在偏析区累积达到一定比例时，在焊后冷却过程中，会产生马氏体和贝氏体等高硬度的显微组织，韧性明显下降。基于以上综合考虑，本发明锰含量控制在1.10％～1.20％。
15、硅在炼钢过程中良好的还原剂和脱氧剂，容易在铁素体中形成固溶，使钢的强度尤其屈服强度得到提高，但si含量过高时，低温韧性下降的同时也会造成钢板表面氧化铁皮难以去除。本发明钢的si控制在0.25～0.45％范围，对综合性能有利。
16、磷元素具有很强的固溶强化作用，使钢材的强度和硬度显著上升，但磷是易偏析元素，增加回火脆性，对钢的低温韧性非常不利。因此应该严格控制钢中磷的含量，本发明钢中的p控制在0.012％以下。
17、硫元素作为钢中的有害元素，具有热裂倾向，硫化物夹杂显著降低钢的韧性，因而s含量应尽量低。本发明钢中的s控制在0.003％以内。
18、铌在钢中与氮、碳有极强的亲合力，可与之形成极稳定的nb(c，n)化合物。沿奥氏体晶界弥散分布的nb(c，n)粒子，可大大提高原始奥氏体晶粒粗化温度，从而细化铁素体晶粒，提高冲击韧性和强度。本发明nb控制在0.015％～0.020％。
19、钛是强碳化物形成元素，与碳、氮都有极强的结合力，钢的凝固过程中，ti与n生产稳定的tin，可强烈阻碍奥氏体晶界迁移，从而细化奥氏体晶粒；ti与c结合生成tic，可起到沉淀强化作用。本发明ti控制在0.008％～0.016％。
20、铬是耐磨钢基本元素之一，具有提高淬透性、固溶强化基体、细化晶粒，提高钢的强度、硬度和耐磨性能；并可显著改善钢的抗氧化性，提升钢材抗腐蚀能力。本发明cr控制在065％～0.70％。
21、铝作为钢中脱氧剂，可以起到细化晶粒的作用。本发明al控制在0.070％～0.090％。
22、硼是提高钢板淬透性的关键元素，钢中只要加入少量的b(0.0008～0.0030％)，就会使淬透性明显提高。因而调质钢中加入少量的b可有效取代一些价格昂贵的淬透性合金元素。但耐磨钢中的b含量不应超过0.0040％，否则易产生非固溶的硼化物引起硼脆现象的发生。本发明b控制在0.0014％～0.0020％。
23、本发明的主要创新点：采用低cev成分设计，结合严格的控轧工艺、淬火+低温回火热处理工艺，研发过程中进行免预热焊接工艺-性能评定，开发出母材性能及焊接性能均较为优异的免预热nm450耐磨钢板。其有益效果：用本发明方法生产的nm450耐磨钢具有优良的强韧性、耐磨性以及免预热焊接成型性能。其力学性能如下：表面硬度420～480hbw，屈服强度≥1120mpa，抗拉强度≥1370mpa，伸长率≥11.5％，满足6a直径90°冷弯，-40℃冲击akv≥32j。免预热焊接后对接接头抗拉强度≥780mpa，夏比v型缺口试验-5℃下焊缝、熔合线、热影响区冲击功分别为：83j/75j/97j、109j/94j/117j、138j/156j/185j。本发明方法生产的钢板可以用于挖掘机、推土机、装载机、自卸车、刮板运输机等耐磨件和结构件，具有优良的力学性能及优异的焊接易成型性能，是极具前景的绿色钢铁产品。
1.一种免预热焊接nm450耐磨钢的生产方法，其特征在于：钢的化学成分重量百分比为c＝0.19％～0.20％，si＝0.25％～0.45％，mn＝1.10％～1.20％，p≤0.012％，s≤0.003％，cr＝0.65％～0.70％，nb＝0.015％～0.020％，ti＝0.008％～0.016％，alt＝0.070％～0.090％，b＝0.0014％～0.0020％，h≤0.0015％，n≤0.0050％，o≤0.0015％，其余为fe和不可避免的杂质，cev≤0.54％；关键工艺步骤包括：
