(57)【要約】  本発明は、基板層と、基板層の片面又は両面に複合された複合層とを含み、前記基板層が炭素鋼層であり、前記複合層が超高マンガン鋼層であり、前記複合層におけるＭｎ元素の含有量が１６．００〜２５．００ｗｔ．％である高強度高靭性耐摩耗複合鋼板を公開する。また、本発明は、さらに（１）基板層スラブ及び複合層スラブを準備する工程、（２）スラブを組み合わせる工程、（３）加熱：加熱温度が１１５０〜１２５０℃で、保持時間が１〜３時間である工程、（４）複合圧延：圧延開始温度が１１２０〜１２２０℃で、圧延終了温度が１０５０〜１２００℃であり、圧下率が５０％以上とする工程、（５）圧延後、冷却する工程を含む上記高強度高靭性耐摩耗複合鋼板を公開する。本発明の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板は、高強度と高硬度を有するとともに、高い耐摩耗性と高い靭性を有し、総合的な性能が優れている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板層と、基板層の片面又は両面に複合された複合層とを含む高強度高靭性耐摩耗複合鋼板であって、前記基板層が炭素鋼層であり、前記複合層が超高マンガン鋼層であり、前記複合層におけるＭｎ元素の含有量が１６．００〜２５．００ｗｔ．％であることを特徴とする高強度高靭性耐摩耗複合鋼板。
【請求項２】
前記基板層の化学元素の質量百分率が、Ｃ：０．１０〜０．２５ｗｔ．％；Ｓｉ：０．１０〜１．００ｗｔ．％；Ｍｎ：０．４０〜２．００ｗｔ．％；Ｃｒ：０．０１〜２．００ｗｔ．％；Ｍｏ：０．０１〜１．００ｗｔ．％；Ｎｉ：０．０１〜２．００ｗｔ．％；Ｎｂ：０．００１〜０．０８０ｗｔ．％；Ｂ：０．０００５〜０．００４０ｗｔ．％；Ａｌ：０．０１０〜０．０８０ｗｔ．％であり；残部がＦｅ及び他の不可避不純物であることを特徴とする請求項１に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板。
【請求項３】
前記基板層の化学元素が、０＜Ｖ≦０．０８０ｗｔ．％及び０＜Ｔｉ≦０．０６０ｗｔ．％のうちの少なくとも１つをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板。
【請求項４】
前記基板層における化学元素が、０．２０％≦（Ｃｒ／５＋Ｍｎ／６＋５０Ｂ）≦０．５５％、０．１０％≦（Ｍｏ／３＋Ｎｉ／５＋２Ｎｂ）≦０．４２％及び０．０２％≦（Ａｌ＋Ｔｉ）≦０．１２％のうちの少なくとも１つをさらに満足することを特徴とする請求項１に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板。
【請求項５】
前記基板層のミクロ組織がマルテンサイト及び残留オーステナイトであることを特徴とする請求項１に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板。
【請求項６】
前記基板層は、引張強度≧１２００ＭＰａ、降伏強度≧１０００ＭＰａ、伸び率≧１４％、ブリネル硬度≧４００ＨＢ、−４０℃のシャルピーＶ字型縦衝撃エネルギー≧６０Ｊであることを特徴とする請求項１に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板。
【請求項７】
前記複合層の化学元素の質量百分率が、Ｃ：１．３０〜１．８０ｗｔ．％；Ｓｉ：０．２０〜１．５０ｗｔ．％；Ｍｎ：１６．００〜２５．００ｗｔ．％；Ｃｒ：０．０１〜３．００ｗｔ．％；Ｍｏ：０．０１〜１．００ｗｔ．％；Ｔｉ≦０．０６０％；Ａｌ：０．０１０〜０．０８０ｗｔ．％であり；残部がＦｅ及び他の不可避不純物であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板。
【請求項８】
前記複合層の微細構造がオーステナイトであることを特徴とする請求項７に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板。
【請求項９】
前記複合層は、引張強度≧５００ＭＰａ、伸び率≧１２％、ブリネル硬度≧１７０ＨＢ、−４０℃のシャルピーＵ字型縦衝撃エネルギー≧４０Ｊであることを特徴とする請求項７に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板。
【請求項１０】
（１）基板層スラブ及び複合層スラブを準備する工程；
（２）スラブを組み合わせる工程；
（３）加熱：加熱温度が１１５０〜１２５０℃で、保持時間が１〜３時間である工程；
（４）複合圧延：圧延開始温度が１１２０〜１２２０℃で、圧延終了温度が１０５０〜１２００℃であり、圧下率が５０％以上とする工程；
（５）圧延後、冷却する工程、
を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（５）において水冷により室温〜３００℃に冷却し、冷却速度が１０℃／秒以上であることを特徴とする請求項１０に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板の製造方法。
【請求項１２】
前記工程（５）において空冷により室温に冷却し、その後に工程（６）のオフライン焼入れを施すことを特徴とする請求項１０に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板の製造方法。
【請求項１３】
前記工程（６）において、焼入れ温度が１０５０〜１１００℃であり、保持時間が（１．５×ｔ）分であり、ここで、ｔは板厚を表し、その単位パラメーターはｍｍであることを特徴とする請求項１２に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板及びその製造方法に関し、特に高強度高靭性耐摩耗複合鋼板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高マンガン鋼は、多くの業界の耐摩耗性部品に広く使用され、特に軟研磨材、大角度のエロージョン及び摩耗条件に適用し、例えば、ファンコールミルのインパクトプレートなどに適用される。超高マンガン鋼は、通常の高マンガン鋼の標準組成に基づき、炭素とマンガンの含有量を増やして開発されている。これは、加工硬化率が高いだけでなく、靭性が高いオーステナイト組織を維持し、中、低衝撃条件で優れた耐摩耗性を発揮する。実験と実際の製造、使用により、この材質のインパクトプレートが通常の高マンガン鋼の使用寿命をほぼ２倍にしたことが証明されている。国内外で超高マンガン鋼は耐摩耗性材料として既に製品を形成している。
【０００３】
しかし、超高マンガン鋼には、強度や硬度が低いため、耐荷重性が求められる主要構造部品に適用できないなどの問題がある。さらに、超高マンガン鋼の使用にはいくつかの問題がある。例えば、超高マンガン鋼はレオロジー特性が強いため、大型ミルのライニングプレートとして使用すると、ライニングプレートが衝撃を受けて膨張してアーチ状になり、ボルトが壊れて脱落する。また、超高マンガン鋼は仕切り板や格子板に使用された場合、材料のレオロジーにより格子板の隙間が塞がれ、ミル出力が大幅に低下するため、高品質の耐摩耗性材料である超高マンガン鋼の使用には、いくつか欠点がある。
【０００４】
超高マンガン鋼は主に鋳造方法によって製造されているが、通常にインゴットの内部品質が低く、欠陥が多く、使用中に割れが発生しやすいなどの欠点があり、製品の使用寿命が大幅に短縮され、使用コストが増加するため、製品のマーケティングに不利である。
【０００５】
これに基づいて、超高マンガン鋼と低合金高強度鋼を複合した鋼板を得ることが希望されており、前記鋼板は材料の強度と硬度を向上させるだけでなく、ストレス中の超高マンガン鋼の激しい変形の欠陥を回避し、材料の総合的な性能を大幅に改善し、材料の使用寿命を延ばすことができるようにする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的の１つは、高強度高靭性耐摩耗複合鋼板を提供することにあり、当該鋼板は強度が高く、靭性が良く、耐摩耗が良く、優れた総合的な性能を有し、製品の使用寿命を大幅に向上させることができ、幅広い用途がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、基板層と、基板層の片面又は両面に複合された複合層とを含み、前記基板層が炭素鋼層であり、前記複合層が超高マンガン鋼層であり、前記複合層におけるＭｎ元素の含有量が１６．００〜２５．００ｗｔ．％である高強度高靭性耐摩耗複合鋼板を提供する。
【０００８】
本発明に記載の技術案において、圧延複合法によって得られる高強度高靭性耐摩耗複合鋼板は、高強度及び高硬度などの基板層の優れた機械的特性を有するだけでなく、加工硬化前の複合層の強度や硬度が低く、変形しやすいという欠点を避け、複合層の高い耐摩耗性を発揮して、最終に得られた高強度高靭性耐摩耗複合鋼板が優れた総合的な性能を有するようにして、エンジニアリングでの幅広い用途に有益である。
【０００９】
さらに、圧延複合法によって得られる高強度高靭性耐摩耗複合鋼板は、複合層（即ち、超高マンガン鋼層）の厚さを減らし、材料の使用量を減らし、材料のコストを下げるのに役立つことができる。
【００１０】
さらに、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、前記基板層の化学元素の質量百分率が以下のとおりである。
【００１１】
Ｃ：０．１０〜０．２５ｗｔ．％；Ｓｉ：０．１０〜１．００ｗｔ．％；Ｍｎ：０．４０〜２．００ｗｔ．％；Ｃｒ：０．０１〜２．００ｗｔ．％；Ｍｏ：０．０１〜１．００ｗｔ．％；Ｎｉ：０．０１〜２．００ｗｔ．％；Ｎｂ：０．００１〜０．０８０ｗｔ．％；Ｂ：０．０００５〜０．００４０ｗｔ．％；Ａｌ：０．０１０〜０．０８０ｗｔ．％；
残部がＦｅ及び他の不可避不純物である。
【００１２】
本技術案において、前記高強度高靭性耐摩耗複合鋼板における基板層の各化学元素の設計原理は以下の通りです。
【００１３】
Ｃ：炭素は耐摩耗鋼における最も基本的かつ重要な元素であり、固溶体強化と析出強化によって鋼の強度と硬度を向上させるが、含有量が多すぎると靭性と塑性が低下してしまう。従って、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、基板層におけるＣの質量百分率を０．１０〜０．２５％とする。
【００１４】
Ｓｉ：適切な質量百分率のシリコンは鋼における有益な脱酸素剤であり、鋼におけるカルシウムとアルミニウムとともに浮遊しやすいカルシウムアルミニウムシリケートの介在物を形成し、鋼の純度を向上させる。シリコンはフェライトやオーステナイトに固溶してそれらの硬度及び強度を向上させるが、シリコンの質量百分率が高すぎると鋼の靭性が急激に低下していまう。従って、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、基板層におけるＳｉの質量百分率を０．１０〜１．００％とする。
【００１５】
Ｍｎ：本発明に記載の技術案において、Ｍｎの添加は鋼の焼入性を向上させるのに有益であるため、Ｍｎの質量百分率を０．４０〜２．００％とする。
【００１６】
Ｃｒ：クロムは鋼の焼入性を向上し、鋼の強度と硬度を高めることができる。さらに、クロムは、焼戻しの際に炭化物の析出と凝集を防止又は遅延させることができ、鋼の焼戻し安定性を向上させることができる。従って、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、基板層におけるＣｒの質量百分率を０．１０〜２．００％とする。
【００１７】
Ｍｏ：モリブデンは結晶粒を微細化し、強度と靭性を向上させることができる。同時に、モリブデンは焼戻しの脆性を低減し、焼戻し安定性を向上させる元素である。従って、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、基板層におけるＭｏの質量百分率を０．０１〜１．００％とする。
【００１８】
Ｎｉ：ニッケルは冷間脆性転移温度を顕著に低下させる効果があるが、ニッケルの質量百分率が高すぎると鋼板表面の酸化スケールが脱落しにくくなり、かつニッケルを過剰に添加すると製造コストが顕著に増加する。従って、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、基板層におけるＮｉの質量百分率を０．０１〜２．００％とする。
【００１９】
Ｎｂ：ニオブは、結晶粒を微細化することにより鋼の強度と靭性を向上させるため、本発明に記載の技術案では、基板層におけるＮｂの質量百分率を０．００１〜０．０８０％とする。
【００２０】
Ｂ：ホウ素は鋼の焼入性を高めるが、ホウ素の質量百分率が高すぎると熱間脆化現象を引き起こし、鋼の溶接性能と熱間加工性に影響を与える。従って、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、基板層におけるＢの質量百分率を０．０００５〜０．００４０％とする。
【００２１】
Ａｌ：アルミニウムは、鋼における窒素と微細で不溶性のＡｌＮ粒子を形成し、鋼の結晶粒を微細化することができる。さらに、アルミニウムは鋼の結晶粒を微細化し、鋼における窒素と酸素を固定し、ノッチに対する鋼の感度を低下させ、鋼の時効現象を低減又は解消し、鋼の靭性を向上することができる。よって、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、基板層におけるＡｌの質量百分率を０．０１０〜０．０８０％とする。
【００２２】
なお、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板における不純物は、鋼板の性能向上に寄与するものではなく、鋼板の品質及び使用寿命を低下させる。一方、不純物への管理が厳しすぎると、生産コストが大幅に増加する。上記の考慮に基づいて、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、基板層におけるＰ、Ｓ、Ｎ、Ｈ及びＯなどの不可避不純物をＰ＜０．０３０％；Ｓ＜０．０１０％；Ｎ≦０．００８０％；Ｏ≦０．００８０％；Ｈ≦０．０００４％とする。
【００２３】
さらに、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、前記基板層における化学元素が、０＜Ｖ≦０．０８０ｗｔ．％及び０＜Ｔｉ≦０．０６０ｗｔ．％のうちの少なくとも１つをさらに含む。
【００２４】
さらに、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、前記基板層における化学元素が、０．２０％≦（Ｃｒ／５＋Ｍｎ／６＋５０Ｂ）≦０．５５％、０．１０％≦（Ｍｏ／３＋Ｎｉ／５＋２Ｎｂ）≦０．４２％及び０．０２％≦（Ａｌ＋Ｔｉ）≦０．１２％のうちの少なくとも１つをさらに満足する。
【００２５】
上記の各式で、各元素は対応する元素の質量百分率を表す。
さらに、本発明に記載の耐摩耗複合鋼板では、前記基板層のミクロ組織がマルテンサイト＋残留オーステナイトである。
【００２６】
さらに、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、前記基板層は、引張強度≧１２００ＭＰａ、降伏強度≧１０００ＭＰａ、伸び率≧１４％、ブリネル硬度≧４００ＨＢ、−４０℃のシャルピーＶ字型縦衝撃エネルギー≧６０Ｊである。
【００２７】
さらに、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、前記複合層の化学元素の質量百分率が以下のとおりである。
【００２８】
Ｃ：１．３０〜１．８０ｗｔ．％；Ｓｉ：０．２０〜１．５０ｗｔ．％；Ｍｎ：１６．００〜２５．００ｗｔ．％；Ｃｒ：０．０１〜３．００ｗｔ．％；Ｍｏ：０．０１〜１．００ｗｔ．％；Ｔｉ：≦０．０６０％；Ａｌ：０．０１０〜０．０８０ｗｔ．％；残部がＦｅ及び他の不可避不純物である。
【００２９】
本技術案において、前記高強度高靭性耐摩耗複合鋼板における複合層の各化学元素の設計原理は以下の通りです。
【００３０】
Ｃ：炭素は耐摩耗鋼における最も基本的かつ重要な元素であり、固溶体強化と析出強化によって鋼の強度と硬度を向上させる。本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、複合層における炭素の質量百分率を１．３０〜１．８０％とする。
【００３１】
Ｓｉ：適切な量のシリコンは鋼における有益な脱酸素剤であり、鋼におけるカルシウムとアルミニウムとともに浮遊しやすいカルシウムアルミニウムシリケートの介在物を形成し、鋼の純度を向上させる。シリコンはフェライトやオーステナイトに固溶してそれらの硬度及び強度を向上させるが、シリコンの質量百分率が高すぎると鋼の靭性が急激に低下していまう。従って、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、複合層におけるＳｉの質量百分率を０．２０〜１．５０％とする。
【００３２】
Ｍｎ：マンガンは鋼の焼入れ性を向上させ、オーステナイト組織を形成するための肝心な元素である。本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、複合層におけるＭｎの質量百分率を１６．００〜２５．００％とする。
【００３３】
Ｃｒ：クロムは鋼の焼入性を向上し、鋼の強度と硬度を高めることができる。クロムは、焼戻しの際に炭化物の析出と凝集を防止又は遅延させることができ、鋼の焼戻し安定性を向上させることができる。従って、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、複合層におけるＣｒの質量百分率を０．０１〜３．００％とする。
【００３４】
Ｍｏ：モリブデンは結晶粒を微細化し、強度と靭性を向上させることができる。同時に、モリブデンは焼戻しの脆性を低減し、焼戻し安定性を向上させる元素である。従って、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、複合層におけるＭｏの質量百分率を０．０１〜１．００％とする。
【００３５】
Ｔｉ：チタンは炭化物を形成する強力な元素の１つであり、炭素と微細なＴｉＣ粒子を形成する。ＴｉＣ粒子は微細で粒界に分布し、結晶粒微細化の効果を発揮する。硬いＴｉＣ粒子は鋼の耐摩耗性を向上させる。従って、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、複合層におけるＴｉの質量百分率をＴｉ≦０．０６０％とする。
【００３６】
Ａｌ：アルミニウムは、鋼における窒素と微細で不溶性のＡｌＮ粒子を形成し、鋼の結晶粒を微細化することができる。アルミニウムは鋼の結晶粒を微細化し、鋼における窒素と酸素を固定し、ノッチに対する鋼の感度を低下させ、鋼の時効現象を低減又は解消し、鋼の靭性を向上することができる。従って、本発明に記載の技術案では、複合層におけるＡｌの質量百分率を０．０１０〜０．０８％とする。
【００３７】
なお、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、複合層中のＰ、Ｓ等の不可避不純物をＰ＜０．０３０％、Ｓ＜０．０１０％とする。
【００３８】
さらに、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、前記複合層の微細構造がオーステナイトである。
【００３９】
さらに、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板では、前記複合層は、引張強度≧５００ＭＰａ、伸び率≧１２％、ブリネル硬度≧１７０ＨＢ、−４０℃のシャルピーＵ字型縦衝撃エネルギー≧４０Ｊである。
【００４０】
相応的に、本発明の他の目的は、上記の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板の製造方法を提供することであり、当該製造方法によって得られた高強度高靭性耐摩耗複合鋼板が、鋼板の強度と硬度を向上させるとともに、高い耐摩耗性と高い靭性を有し、総合的な性能が優れている。
【００４１】
上記目的を達成するために、本発明は、上記の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板の製造方法を提供し、当該製造方法が以下の工程を含む。
【００４２】
（１）基板層スラブ及び複合層スラブを準備する；
（２）スラブを組み合わせる；
（３）加熱：加熱温度は１１５０〜１２５０℃で、保持時間は１〜３時間である。
（４）複合圧延：圧延開始温度は１１２０〜１２２０℃で、圧延終了温度は１０５０〜１２００℃であり、圧下率は５０％以上とする；
（５）圧延後、冷却する。
【００４３】
本発明に記載の製造方法の工程（１）において、基板層スラブ及び複合層スラブの準備は、連続鋳造又はダイカストのいずれであってもよい。いくつかの好ましい実施形態では、連続鋳造の場合、鋳造ビレットの均一な内部組成及び良好な表面品質の効果を達成するために、連続鋳造ビレット速度≦１．０ｍ／ｍｉｎを保証するように連続鋳造ビレット速度を制御する。他の実施形態では、ダイカストの場合、ダイカスト鋼インゴットを最初の圧延スラブに圧延し、その後にゆっくりとした冷却速度を採用し、マルテンサイト変態による亀裂を回避する必要がある。
【００４４】
さらに、スラブを組み合わせる前に、基板層スラブ及び複合層スラブに対し、たとえば機械的方法を使用して各スラブの片面の表面の酸化鉄スケールをクリアし、さらに片面がクリアされたものの４つの辺を面取り加工し、クリアされた面が対向するように表面がクリアされたスラブを載せる。
【００４５】
本発明に記載の製造方法の工程（２）では、スラブを組み合わせた後に、溶接により閉じて、側面に真空チャネルを残し、溶接で密封された複合スラブを真空抽出する。
【００４６】
工程（３）において加熱温度を１１５０℃〜１２５０℃とする理由は、第２相粒子、例えばＶ（Ｃ，Ｎ）を溶解させ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）を部分的に溶解させるとともに、オーステナイト粒が大きく成長することなく均一なオーステナイト組織が得られるように保証する。
【００４７】
さらに、工程（３）でスラブの加熱温度及び保持時間を制御することでスラブのスムーズな圧延を保証することに加え、工程（４）の圧延プロセスの各温度と変形量は、鋼板の形状と性能を確保するための重要なパラメーターであり、そのうち、圧延開始温度が１１２０〜１２２０℃であり、圧延終了温度が１０５０〜１２００℃であり、圧延の後に、鋼板を水冷又は空冷で直接冷却し、均一な組織を得る。
【００４８】
さらに、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板の製造方法は、前記工程（５）において水冷により室温〜３００℃に冷却し、冷却速度が１０℃／秒以上である。
【００４９】
さらに、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板の製造方法は、前記工程（５）において空冷により室温に冷却し、その後に工程（６）のオフライン焼入れを施す。
【００５０】
さらに、本発明に記載の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板の製造方法は、前記工程（６）において、焼入れ温度が１０５０〜１１００℃であり、保持時間が（１．５×ｔ）分であり、ここで、ｔは板厚を表し、その単位パラメーターはｍｍである。
【００５１】
本発明の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板は、先行技術と比べて、以下の特徴を有する。
１．化学組成の観点から、本発明の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板における基板層の組成は、主に低中炭素の中低合金であり、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔｉなどのミクロ合金元素の微細化、強化効果を十分に利用し、複合鋼板が優れた総合的な性能を有することを保証できる。
【００５２】
２．製造プロセスの観点から、本発明に記載の技術案は、基板層（即ち炭素鋼層）と複合層（即ち超高マンガン鋼層）のスラブを組み合わせ、プロセスパラメータ、特に圧延開始温度、圧延終了温度、圧下率及び冷却速度への制御により組織の微細化と強化効果を高め、ひいては炭素及び合金元素の含有量を低減することで、機械的特性と溶接性能に優れた鋼板を得ることができる。また、本発明の製造方法は、製造プロセスが短く、高効率、省エネルギー、低コストという特徴がある。
【００５３】
３．製品性能の観点から、本発明の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板は、基板層が高強度、高硬度及び高靭性を有し、かつ機械的特性が引張強度≧１２００ＭＰａ、降伏強度≧１０００ＭＰａ、伸び率≧１４％、ブリネル硬度≧４００ＨＢ、−４０℃のシャルピーＶ字型縦衝撃エネルギー≧６０Ｊであり；複合層の機械的特性が硬度≧１７０ＨＢ、引張強度≧５００ＭＰａ、伸び率≧１２％、−４０℃のシャルピーＵ字型縦衝撃エネルギー≧４０Ｊである。
【００５４】
４．ミクロ組織の観点から、本発明の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板は、合金元素の添加及びプロセス条件への制御を十分に利用して、基板層でマルテンサイト＋残留オーステナイトが得られ、複合層でオーステナイト組織が得られる。基板層と複合層の組成が大きく異なるため、スラブの加熱、圧延及び熱処理において複合界面でＣ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏの間に新しい化合物が生成され、鋼板の強度、硬度及び耐摩耗性を向上させるのに有益であり、かつ基板層と複合層との結合強度を向上させるのに有利である。
【００５５】
５．本発明の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板は、適切な組成システム並びに加熱、圧延及び熱処理プロセスの下で、基板層（即ち炭素鋼層）と複合層（即ち超高マンガン鋼層）の利点を十分に発揮する。つまり、炭素鋼層は超高強度と靭性を備えているため、超高マンガン鋼層に衝撃加工硬化を施す場合、鋼板全体の変形が防止され、超高マンガン鋼層の超高耐摩耗性を十分に活用できるため、実際の応用に非常に有益である。
【００５６】
要するに、本発明の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板は明らかな利点を有する。炭素と合金元素の含有量及び各熱処理プロセスを制御することで得られた鋼板は、低コスト、プロセスが簡単で、硬度が高く、低温靭性が良く、耐摩耗性が高く、様々な機械設備の摩耗部品に適する。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
以下、具体的な実施例に基づいて本発明の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板及びその製造方法についてさらに解釈と説明をするが、当該解釈と説明は、本発明の技術案を不適当に限定するものではない。
【００５８】
実施例１〜１０
表１−１及び表１−２には、実施例１〜１０の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板の基板層における各化学元素の質量百分率を示す。
【００５９】
【表１−１】
2021504574.tif 000002
【００６０】
【表１−２】
2021504574.tif 000003
【００６１】
表２には、実施例１〜１０の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板の複合層における各化学元素の質量百分率を示す。
【００６２】
【表２】
2021504574.tif 000004
【００６３】
実施例１〜１０の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板は、以下の工程によって製造される。
（１）表１−１、表１−２及び表２に従って製錬して、基板層スラブ及び複合層スラブを製造する；
（２）スラブを組み合わせる；
（３）加熱：加熱温度は１１５０〜１２５０℃で、保持時間は１〜３時間である。
（４）複合圧延：圧延開始温度は１１２０〜１２２０℃で、圧延終了温度は１０５０〜１２００℃であり、圧下率は５０％以上とする；
（５）圧延後、冷却する。
【００６４】
なお、工程（５）において水冷で冷却する場合、室温〜３００℃に冷却し、冷却速度が１０℃／ｓ以上である。工程（５）において空冷で冷却する場合、室温に冷却し、さらに工程（６）のオフライン焼入れを施する必要があり、ここで、焼入れ温度が１０５０〜１１００℃であり、保持時間が（１．５×ｔ）分であり、ここでｔは鋼板の板厚を表し、その単位パラメーターはｍｍである。
【００６５】
表３は、実施例１〜１０の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板の各工程における具体的なプロセスパラメータを示す。
【００６６】
【表３】
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【００６７】
実施例１〜１０の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板の試料の機械的特性について試験し、試験結果を表４、５に示す。
【００６８】
表４は、実施例１〜１０の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板の基板層の機械的特性のパラメータを示す。
【００６９】
【表４】
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【００７０】
表５は、実施例１〜１０の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板の複合層の機械的特性のパラメータを示す。
【００７１】
【表５】
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【００７２】
表４及び表５から分かるように、本発明の各実施例の高強度高靭性耐摩耗複合鋼板は、基板層が高強度、高硬度及び高い低温靭性を有し、かつ機械的特性が引張強度≧１２００ＭＰａ、降伏強度≧１０００ＭＰａ、伸び率≧１４％、ブリネル硬度≧４００ＨＢ、−４０℃のシャルピーＶ字型縦衝撃エネルギー≧６０Ｊであり；複合層の機械的特性が硬度≧１７０ＨＢ、引張強度≧５００ＭＰａ、伸び率≧１２％、−４０℃のシャルピーＵ字型縦衝撃エネルギー≧４０Ｊである。
【００７３】
なお、本発明の保護範囲内の従来技術の部分は、本出願のテキストで与えられた実施例に限定されず、本発明の技術案に矛盾しないすべての従来技術（以前の特許文献、以前に公開された出版物、以前に公開された使用などを含むがこれに限定されない）は、本発明の保護範囲に含めることができる。
【００７４】
また、本出願における各技術特徴の組み合わせ方式は、本出願の特許請求の範囲に記載されている組み合わせ方式、又は具体的に実施例に記載されている組み合わせ方式に限定されなく、本出願に記載の全ての技術特徴はお互いに矛盾しない限り、任意の方式で自由に組み合わせたり、結合したりすることができる。
【００７５】
注意すべくことは、以上に列挙されている実施例は本発明の具体的な実施例だけである。勿論、本発明は以上の実施例に限定されなく、実施例に基づいて作られた類似した変更又は変形は、当業者が本発明に開示の内容から直接に導出し又は容易に連想できるものであり、本発明の保護範囲に属する。
【国際調査報告】
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