CSTM-TiC顆粒增強(qiáng)型高耐磨性鋼板編制說明

《TiC顆粒增強(qiáng)型高耐磨性鋼板》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制說明(征求意見稿)一、工作簡(jiǎn)況1、任務(wù)來源和主要參加單位本項(xiàng)目來源于十三五國(guó)家十三五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”重點(diǎn)專項(xiàng)《煤炭采運(yùn)用高耐磨性鋼板及應(yīng)用》項(xiàng)目的科技成果，符合《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》中重點(diǎn)領(lǐng)域--材料--新型功能材料、先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料等標(biāo)準(zhǔn)研制。該產(chǎn)品為機(jī)械行業(yè)提供了一種高耐磨性新型高耐磨性制造用鋼板。團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)起草單位:鋼鐵研究總院、江陰興澄特種鋼鐵有限公司、中煤張家口煤礦機(jī)械有限公司、東北大學(xué)、湖南華菱漣源鋼鐵有限公司、南京鋼鐵股份有限公司。2、制定本標(biāo)準(zhǔn)的目的和意義據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械裝備及零件的磨損所造成的經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的4%左右，其中磨料磨損占金屬磨損總量的50%。我國(guó)每年因磨料磨損所消耗的鋼材達(dá)百萬噸以上。隨著機(jī)械設(shè)備的日益大型化，現(xiàn)有低合金馬氏體耐磨鋼的耐磨性已不能滿足大型機(jī)械設(shè)備的制造需要。為了提高材料的耐磨性，必須增加鋼板的硬度，但硬度的增加勢(shì)必帶來機(jī)加工的困難，500HB硬度以上的馬氏體耐磨鋼在由于機(jī)加工方面困難很難得到廣泛應(yīng)用。鋼鐵研究總院等單位研制出一種TiC粒子增強(qiáng)馬氏體基體高耐磨性鋼板，在煤炭行業(yè)首先順利投入工業(yè)使用并得到用戶的高度肯定。工況應(yīng)用表明：該新型高強(qiáng)耐磨鋼板與歷史設(shè)備使用的耐磨板相比，耐磨性可提高50%以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。2017年該新型馬氏體耐磨鋼獲得“中國(guó)煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”二等獎(jiǎng)；同時(shí)獲得十三五國(guó)家十三五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃《煤炭采運(yùn)用高耐磨性鋼板》的立項(xiàng)支撐。長(zhǎng)期以來國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)采用GB/T24186《工程機(jī)械用高強(qiáng)度耐磨鋼板》中牌號(hào)進(jìn)行訂貨，該標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)工程機(jī)械行業(yè)用耐磨鋼板表面硬度進(jìn)行了強(qiáng)制性保證；對(duì)鋼板心部硬度等影響到設(shè)備使用壽命的重要力學(xué)性能指標(biāo)未有涉及。該標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足機(jī)械行業(yè)大型、超大型裝備對(duì)高耐磨性鋼板的需求。新型馬氏體增強(qiáng)型耐磨鋼的批量化應(yīng)用，必定引領(lǐng)國(guó)家新一代機(jī)械用耐磨鋼的發(fā)展方向。國(guó)家十三五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目《煤炭采運(yùn)用高耐磨性鋼板》目標(biāo)明確要求，新型高耐磨性鋼板需要為國(guó)家煤礦機(jī)械行業(yè)建立新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。按照我以前改過的前言再改一下按照我以前改過的前言再改一下3、主要參加單位和工作組成員及其所做的工作本文件主要起草單位：鋼鐵研究總院、江陰興澄特種鋼鐵有限公司、中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司、東北大學(xué)、湖南華菱漣源鋼鐵有限公司、南京鋼鐵股份有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)由孫新軍、穆潤(rùn)青、梁小凱、劉俊、鄧想濤、朱秀光、童帥、韓步強(qiáng)、楊洋、武金明、梁亮、閆強(qiáng)軍孫新軍、梁小凱、劉俊、穆潤(rùn)青、鄧想濤、朱秀光、童帥、韓步強(qiáng)、楊洋、武金明、梁亮、閆強(qiáng)軍共同起草。孫新軍任工作組組長(zhǎng)及本標(biāo)準(zhǔn)主要執(zhí)筆人。4、采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則本標(biāo)準(zhǔn)在制定過程中，遵循“面向市場(chǎng)、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、自主制定、適時(shí)推出、及時(shí)修訂、不斷完善”的原則，注重標(biāo)準(zhǔn)修訂與技術(shù)創(chuàng)新、試驗(yàn)驗(yàn)證、產(chǎn)業(yè)推進(jìn)、應(yīng)用推廣相結(jié)合，本著先進(jìn)性、科學(xué)性、合理性和可操作性以及標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)、統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性和規(guī)范性的原則來進(jìn)行本標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制修訂的標(biāo)準(zhǔn)：未采用。未采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制修訂的標(biāo)準(zhǔn)：本標(biāo)準(zhǔn)在起草過程中主要按GB/T1.1-2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》的要求編寫。在確定本標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)指標(biāo)時(shí)，綜合考慮生產(chǎn)企業(yè)的能力和用戶的利益，尋求最大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，充分體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上的先進(jìn)性和合理性。三、標(biāo)準(zhǔn)中主要技術(shù)內(nèi)容3.1牌號(hào)的表示方法鋼的牌號(hào)由代表“耐磨”的漢語拼音首字母“NM”、熱處理后表面布氏硬度數(shù)值和代表“碳化鈦”的漢語拼音首字母“T”三個(gè)部分組成。示例:NM400T。其中：NM——“耐磨”的漢語拼音首字母；400——熱處理后表面布氏硬度數(shù)值；T——“碳化鈦”的漢語拼音首字母。3.2尺寸、外形、重量鋼板的尺寸、外形、重量及允許偏差應(yīng)符合GB/T709的規(guī)定。經(jīng)供需雙方協(xié)商，并在合同中注明，可提供其他尺寸、外形及允許偏差的鋼板。牌號(hào)及化學(xué)成分鋼的牌號(hào)和化學(xué)成分（熔煉分析）應(yīng)符合表1的規(guī)定。TiC顆粒增強(qiáng)型耐磨鋼為可機(jī)械加工的耐磨鋼，因此硬度級(jí)別從HB300到HB500，分級(jí)參考GB/T24186-2009，成品鋼板的化學(xué)成分允許偏差應(yīng)符合GB/T222的規(guī)定。為了更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)材料的焊接性能，根據(jù)鈦元素析出特點(diǎn)，本項(xiàng)目提出“有效碳當(dāng)量（CEVeff.，EffectiveCarbonEquivalent）”的概念：，即扣除碳化鈦所占用碳后的碳當(dāng)量（EffectiveCarbonEquivalent）。鋼中一部分碳以碳化鈦形式存在，這部分碳在焊接熱循環(huán)過程中基本不會(huì)固溶到基體中而參與基體的相變過程，因此碳當(dāng)量的計(jì)算中應(yīng)扣除碳化鈦所占用碳元素含量，本文稱為。有效碳當(dāng)量，計(jì)算公式如式1所示。CEVeff.(%)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15-Ti/4(1)表1牌號(hào)及化學(xué)成分牌號(hào)化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%CSiMnPSCrNiMoTiAlsBCEVeff.不大于不大于NM300T0.20~0.300.701.600.0150.0051.502.000.800.35~0.650.010~0.0600.0005～0.00600.72NM360T0.20~0.300.701.600.0150.0051.502.000.800.35~0.65NM400T0.24~0.340.701.600.0150.0051.502.000.800.35~0.65NM450T0.24~0.380.701.600.0150.0051.502.000.800.35~0.650.76NM500T0.24~0.400.701.600.0150.0051.502.000.800.35~0.653.4交貨狀態(tài)、力學(xué)性能及耐磨性能鋼板以淬火或淬火+回火狀態(tài)交貨，并在質(zhì)量證明書中注明。經(jīng)供需雙方協(xié)商，也可采用其他狀態(tài)交貨。3.4.1力學(xué)性能鋼板熱處理后的力學(xué)性能如表2的所示。由于耐磨強(qiáng)化相TiC顆粒的析出，導(dǎo)致材料的塑性和韌性低于傳統(tǒng)馬氏體耐磨鋼，因此在使用過程中要充分考慮，不建議用于結(jié)構(gòu)性受力場(chǎng)合。為了保證鋼板整體耐磨性能，心部硬度值的硬度不應(yīng)低于表面硬度檢測(cè)值的90%。表2熱處理后的力學(xué)性能及工藝性能牌號(hào)公稱厚度/mm橫向拉伸試驗(yàn)b表面布氏硬度HBW-20℃沖擊吸收能量a,cKV2/J心部硬度/表面硬度心部硬度HBW抗拉強(qiáng)度aRm/MPa斷后伸長(zhǎng)率aA50/%不小于不小于不小于NM300T≤60100010270~330202430.9NM360T≤6011008330~390180.9297NM400T≤6012006370~430150.9333NM450T≤6013006420~480120.9378NM500T≤6014006≥470—0.9423a抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、沖擊試驗(yàn)作為性能的特殊要求，如用戶未在合同注明，則只保證表面及心部布氏硬度。3.4.2磨損實(shí)驗(yàn)采用ASTMG105（用干砂/式橡膠輪裝置測(cè)定磨料磨損的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法）和ASTMG65（濕砂式/橡膠輪磨料磨損標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法）的實(shí)試驗(yàn)方法檢測(cè)常規(guī)馬氏體耐磨鋼和TiC顆粒增強(qiáng)型高耐磨性鋼的磨損失重，并計(jì)算相對(duì)耐磨性能，與傳統(tǒng)馬氏體耐磨鋼耐磨性對(duì)比參考值結(jié)果如表3所示。表3抗磨粒磨損性能對(duì)比參考值牌號(hào)磨損失重，g牌號(hào)磨損失重，g相對(duì)耐磨性干砂式濕砂式干砂式濕砂式干砂式濕砂式NM3000.90±0.0201.21±0.023NM300T0.69±0.0190.86±0.0231.301.40NM3600.76±0.0200.95±0.023NM360T0.57±0.0180.66±0.0231.331.44NM4000.65±0.0180.82±0.025NM400T0.47±0.0200.55±0.0231.481.49NM4500.56±0.0200.70±0.020NM450T0.41±0.0160.46±0.0231.361.52NM5000.48±0.0170.640±0.02NM500T0.33±0.0150.42±0.0231.451.52相對(duì)耐磨性計(jì)算方法：同硬度級(jí)別普通馬氏體耐磨鋼與TiC顆粒增強(qiáng)型高耐磨性鋼與普通馬氏體耐磨鋼磨損失重磨損失重的比值。耐磨性實(shí)驗(yàn)參數(shù)：1、干砂式橡膠輪磨粒磨損實(shí)驗(yàn)：橡膠輪硬度：邵氏硬度60；石英砂粒度：60-80目；載荷：130N；橡膠輪轉(zhuǎn)數(shù)：預(yù)磨100轉(zhuǎn)，精磨1000轉(zhuǎn)。2、濕砂式橡膠輪磨粒磨損實(shí)驗(yàn)：橡膠輪硬度：邵氏硬度60；石英砂粒度：60-80目；水沙質(zhì)量比例：1：1.5；載荷：170N；橡膠輪轉(zhuǎn)數(shù)：預(yù)磨1000轉(zhuǎn)，精磨1000轉(zhuǎn)。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)示例：本標(biāo)準(zhǔn)是在GB/T24186—2009《工程機(jī)械用高強(qiáng)度耐磨鋼板》的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)煤炭采運(yùn)機(jī)械生產(chǎn)和使用經(jīng)驗(yàn)而修訂完成的。沒有以這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)工作組通過TiC顆粒增強(qiáng)型高耐磨性鋼板進(jìn)行出廠檢驗(yàn)和在線檢驗(yàn)，以及用戶的入廠檢驗(yàn)和使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)TiC顆粒增強(qiáng)型高耐磨性鋼板主要性能指標(biāo)進(jìn)行了驗(yàn)證，見表4～表5。沒有以這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)表4NM400TNM450T主要性能指標(biāo)試驗(yàn)值與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比表指標(biāo)與前面不符啊指標(biāo)與前面不符啊主要技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目檢驗(yàn)批試驗(yàn)值范圍標(biāo)準(zhǔn)值比對(duì)結(jié)論拉伸性能抗拉強(qiáng)度MPa3112301348～1463≥11501300合格延伸率MPa15.38.5～14≥612合格沖擊性能試驗(yàn)溫度-2040℃20314612～25≥24/2712合格彎曲性能45°d=4a20無裂紋無裂紋合格表面硬度布氏硬度HB2031394431～451340420～420480合格硬度均勻性心部硬度心部硬度/表面硬度布氏硬度HB20313360.93～1≥0.9≥310合格表5NM500T主要性能指標(biāo)試驗(yàn)值與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比表主要技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目檢驗(yàn)批試驗(yàn)值標(biāo)準(zhǔn)值比對(duì)結(jié)論拉伸性能抗拉強(qiáng)度MPa212751401～1461≥12001400合格延伸率MPa12.48～13.5≥106合格沖擊性能試驗(yàn)溫度-2040℃202436.4～25—≥24/27合格彎曲性能45°d=4a20無裂紋無裂紋合格表面硬度布氏硬度HB202420471～474≥470380～430合格硬度均勻性心部硬度心部硬度/表面硬度布氏硬度HB2200.94～0.94392≥0.9≥360合格合格經(jīng)過比對(duì)分析，各主要性能指標(biāo)均符合或高于現(xiàn)行該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。證明本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的主要技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)要求既先進(jìn)合理，又切實(shí)可行。四、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況本標(biāo)準(zhǔn)涉及專利《一種超硬粒子增強(qiáng)型馬氏體耐磨鋼板及其制造方法》（專利號(hào)：ZL201410742793.4），專利授權(quán)書參見附件1，必要專利實(shí)施許可聲明表如下表所示：五、預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益、對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況通過標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施，將促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，增強(qiáng)產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)為推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化升級(jí)創(chuàng)造條件，對(duì)規(guī)范市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，引導(dǎo)市場(chǎng)良性發(fā)展，加快我國(guó)煤炭采運(yùn)機(jī)械技術(shù)快速發(fā)展具有積極的促進(jìn)作用。六、與國(guó)際、國(guó)外對(duì)比情況本標(biāo)準(zhǔn)沒有采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。七、在標(biāo)準(zhǔn)體系中的位置，與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及標(biāo)準(zhǔn)，特別是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)