瑞典HARDOX500耐磨鋼板工藝性能研究

【摘要】HARDOX悍達(dá)500 鋼板典型硬度是500HBW，從而能夠經(jīng)受嚴(yán)重的磨損。它非常適合在強(qiáng)磨損環(huán)境中工作，如高強(qiáng)度礦石和腐蝕性材料。引進(jìn)瑞典鋼鐵奧克隆德有限公司提供的HARDOX500（t45）高強(qiáng)耐磨鋼板，通過對進(jìn)口耐磨板進(jìn)行切割、焊接、彎曲等試驗，來了解HARDOX500（t45）新材料各項性能，檢驗?zāi)芊駶M足生產(chǎn)要求，并做技術(shù)資料儲備。

【關(guān)鍵詞】HARDOX500鋼板；力學(xué)性能；冷裂紋

1、概述

高強(qiáng)度耐磨鋼板廣泛應(yīng)用于車輛、船舶、礦山設(shè)備、工程機(jī)械及水泥設(shè)備等方面，耐磨板強(qiáng)度一般>l000MPa，國外該種類的板材都在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下供貨，具有高強(qiáng)度、良好的塑性和韌性。HARDOX悍達(dá)400和450是多用途的耐磨板，由于其高韌性、良好的彎曲和焊接性能，在一些應(yīng)用中也可用作承載用途，HARDOX悍達(dá)500是一種可彎曲和焊接的耐磨板，可應(yīng)用于對耐磨性能要求更高的領(lǐng)域。HARDOX悍達(dá)500鋼板典型硬度是500HBW，從而能夠經(jīng)受嚴(yán)重的磨損。它非常適合在強(qiáng)磨損環(huán)境中工作，如高強(qiáng)度礦石和腐蝕性材料。HARDOX500鋼板是瑞典生產(chǎn)的無碳化物馬氏體和貝氏體耐磨鋼板，因具有良好的熱加工工藝性、高的力學(xué)性能和耐磨性而受到廣泛的重視[1]。

2、試驗方法及過程

2.1HARDOX500母材性能試驗

對母材進(jìn)行取樣，并做化學(xué)成分分析。

（碳當(dāng)量計算公式 Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Cu+Ni）/15）

HARDOX500（t45）鋼屬于低碳合金鋼，它的合金元素成分復(fù)雜。但它的S、P含量控制在一個很低的水平，相對來說含錳量較高，錳、硫比Mn/S=415，由此判斷該鋼種焊接的熱裂紋傾向很小，在此只重于冷裂傾向分析。其碳當(dāng)量為0.703%，屬于高淬硬傾向鋼，較難焊接，需要采取較高的預(yù)熱溫度和嚴(yán)格的工藝措施。但因含碳量低，在焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)只能形成低碳馬氏體，所以只要工藝合適，冷裂紋是可以避免的。

2.2HARDOX500拉伸、沖擊性能、硬度試驗及分析

2.2.1拉伸、沖擊性能試驗

氣割下料后并加工，制備標(biāo)準(zhǔn)拉伸試棒4根，制備拉伸試樣6根

2.2.1.1拉伸性能試驗：

2.2.1.2沖擊性能試驗（室溫）：

（注：L：表示平行于鋼板紋路方向、C：表示垂直于鋼板紋路方向。）

2.3HARDOX500（t45）硬度試驗

2.4HARDOX500（t45）拉伸、沖擊性能、硬度試驗分析

HARDOX500（t45）抗拉強(qiáng)度略低于標(biāo)準(zhǔn)值，沖擊功較高；表面硬度和厚度方向硬度都滿足要求。

2.5彎曲試驗：

對HARDOX500（t45）鋼板沿平行鋼板紋路L、垂直鋼板紋路C不同方向切割500×120試件各1件。氣割下料后，把彎曲段氣割面修磨平整。使用1600噸壓力機(jī)，R50壓彎刀片，下模凹模寬160—190mm，L、C方向分別壓至142°、139°脆性斷裂。

2.6HARDOX500（t45）焊接試驗

2.6.1抗裂性試驗

本試驗采用了斜Y坡口焊接裂紋試驗方法對HARDOX500（t45）分別進(jìn)行不同溫度的冷裂敏感性進(jìn)行試驗。氣割下料并加工，制備試板6件，并按照下表規(guī)范進(jìn)行焊接。焊后放置48小時后，進(jìn)行線切割解剖。

說明：小鐵研試件焊后放置48小時后，經(jīng)過加工然后使用5倍放大鏡觀察焊縫表面，未發(fā)現(xiàn)裂紋。解剖后檢查焊縫斷面，1#、2#試件有裂紋，3#無裂紋。

2.7焊接接頭試驗

2.7.1接頭形式：坡口為60°，鈍邊1mm，點對間隙1mm。焊接順序見表1，焊前均將上、下鋼板接觸面以及試樣焊縫附近的氧化皮、油和銹等打磨清洗干凈[2]。

2.7.2焊接規(guī)范：

試件焊后自然冷卻，24小時后外觀檢查無缺陷，然后遵照相關(guān)規(guī)定制作拉伸和沖擊試樣。

2.7.3焊接接頭機(jī)械性能試驗結(jié)果

3、試驗結(jié)果分析

3.1HARDOX500鋼硬度均勻，平面度和表面防腐處理較好。HARDOX500鋼具有較好的熱加工性能，室溫下火焰切割無缺陷；焊接接頭試驗中焊接過程穩(wěn)定。

3.2HARDOX500鋼板硬度偏高，加工所需切削力較大，需要特殊刀具，機(jī)械切削加工過程較困難。本試驗的焊接試件30°角和平面加工都在龍門銑（X2016）上使用YBC301型涂層刀片完成，加工過程中鐵屑發(fā)藍(lán)；拉伸試棒在車床上加工，使用普通合金刀經(jīng)多次磨刀。

3.3HARDOX500鋼的碳當(dāng)量較高（試驗用板為0.703%），焊接性相對較差，易產(chǎn)生焊接裂紋。焊接時需要較高的預(yù)熱溫度（冷裂敏感性焊接試驗預(yù)熱溫度184℃時未出現(xiàn)裂紋，廠家推薦同等板厚條件下的預(yù)熱溫度為175℃），控制適當(dāng)?shù)膶娱g溫度和熱輸入量。

3.4HARDOX500鋼彎曲性能差，制作彎曲成型的工件時需要滿足該材料對彎曲半徑的要求。

4、結(jié)論

瑞典HARDOX500（t45）高強(qiáng)度耐磨鋼板具有良好的綜合力學(xué)性能；可在常溫（室溫）下切割；冷加工工藝性差（主要是它的高硬度），對加工機(jī)床和刀具有特殊要求；采取預(yù)熱溫度≥175℃，焊接線能量≤2.5KJ/mm，層間溫度150～200℃，焊后消氫處理等必要的工藝措施以及試驗所用的焊接方法和焊接材料，能夠得到可靠的焊接接頭。

參考文獻(xiàn)

[1]程巨強(qiáng)，稚振華，康津狂等.MB4O0級高強(qiáng)度準(zhǔn)貝氏體耐磨鋼板的組織與性能[J].鋼鐵，2004.39（7）：58—60

[2]陳祝年.焊接工程師手冊-M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002

作者簡介

王亮（1983-），男，漢族，山東濟(jì)南，助理工程師，從事焊接技術(shù)工作。2009.8～至今，天地奔牛集團(tuán)結(jié)構(gòu)件分廠工藝員。主要研究低合金鋼焊接。