CSTM-TiC颗粒增强型高耐磨性钢板编制说明

《TiC颗粒增强型高耐磨性钢板》团体标准编制说明(征求意见稿)一、工作简况1、任务来源和主要参加单位本项目来源于十三五国家十三五重点研发计划“重点基础材料技术提升与产业化”重点专项《煤炭采运用高耐磨性钢板及应用》项目的科技成果，符合《国家标准化体系建设发展规划（2016-2020年）》中重点领域--材料--新型功能材料、先进结构材料等标准研制。该产品为机械行业提供了一种高耐磨性新型高耐磨性制造用钢板。团体标准起草单位:钢铁研究总院、江阴兴澄特种钢铁有限公司、中煤张家口煤矿机械有限公司、东北大学、湖南华菱涟源钢铁有限公司、南京钢铁股份有限公司。2、制定本标准的目的和意义据统计，机械装备及零件的磨损所造成的经济损失占国民经济总产值的4%左右，其中磨料磨损占金属磨损总量的50%。我国每年因磨料磨损所消耗的钢材达百万吨以上。随着机械设备的日益大型化，现有低合金马氏体耐磨钢的耐磨性已不能满足大型机械设备的制造需要。为了提高材料的耐磨性，必须增加钢板的硬度，但硬度的增加势必带来机加工的困难，500HB硬度以上的马氏体耐磨钢在由于机加工方面困难很难得到广泛应用。钢铁研究总院等单位研制出一种TiC粒子增强马氏体基体高耐磨性钢板，在煤炭行业首先顺利投入工业使用并得到用户的高度肯定。工况应用表明：该新型高强耐磨钢板与历史设备使用的耐磨板相比，耐磨性可提高50%以上，经济效益显著。2017年该新型马氏体耐磨钢获得“中国煤炭工业科学技术奖”二等奖；同时获得十三五国家十三五重点研发计划《煤炭采运用高耐磨性钢板》的立项支撑。长期以来国内大部分企业采用GB/T24186《工程机械用高强度耐磨钢板》中牌号进行订货，该标准只对工程机械行业用耐磨钢板表面硬度进行了强制性保证；对钢板心部硬度等影响到设备使用寿命的重要力学性能指标未有涉及。该标准已不能满足机械行业大型、超大型装备对高耐磨性钢板的需求。新型马氏体增强型耐磨钢的批量化应用，必定引领国家新一代机械用耐磨钢的发展方向。国家十三五重点研发计划项目《煤炭采运用高耐磨性钢板》目标明确要求，新型高耐磨性钢板需要为国家煤矿机械行业建立新的标准规范体系。按照我以前改过的前言再改一下按照我以前改过的前言再改一下3、主要参加单位和工作组成员及其所做的工作本文件主要起草单位：钢铁研究总院、江阴兴澄特种钢铁有限公司、中煤张家口煤矿机械有限责任公司、东北大学、湖南华菱涟源钢铁有限公司、南京钢铁股份有限公司。本标准由孙新军、穆润青、梁小凯、刘俊、邓想涛、朱秀光、童帅、韩步强、杨洋、武金明、梁亮、闫强军孙新军、梁小凯、刘俊、穆润青、邓想涛、朱秀光、童帅、韩步强、杨洋、武金明、梁亮、闫强军共同起草。孙新军任工作组组长及本标准主要执笔人。4、采用国内外先进标准二、标准编制原则本标准在制定过程中，遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、不断完善”的原则，注重标准修订与技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合，本着先进性、科学性、合理性和可操作性以及标准的目标、统一性、协调性、适用性、一致性和规范性的原则来进行本标准的制定工作。采用国际标准的制修订的标准：未采用。未采用国际标准的制修订的标准：本标准在起草过程中主要按GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写规则》的要求编写。在确定本标准主要技术指标时，综合考虑生产企业的能力和用户的利益，寻求最大的经济、社会效益，充分体现了标准在技术上的先进性和合理性。三、标准中主要技术内容3.1牌号的表示方法钢的牌号由代表“耐磨”的汉语拼音首字母“NM”、热处理后表面布氏硬度数值和代表“碳化钛”的汉语拼音首字母“T”三个部分组成。示例:NM400T。其中：NM——“耐磨”的汉语拼音首字母；400——热处理后表面布氏硬度数值；T——“碳化钛”的汉语拼音首字母。3.2尺寸、外形、重量钢板的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T709的规定。经供需双方协商，并在合同中注明，可提供其他尺寸、外形及允许偏差的钢板。牌号及化学成分钢的牌号和化学成分（熔炼分析）应符合表1的规定。TiC颗粒增强型耐磨钢为可机械加工的耐磨钢，因此硬度级别从HB300到HB500，分级参考GB/T24186-2009，成品钢板的化学成分允许偏差应符合GB/T222的规定。为了更准确的评价材料的焊接性能，根据钛元素析出特点，本项目提出“有效碳当量（CEVeff.，EffectiveCarbonEquivalent）”的概念：，即扣除碳化钛所占用碳后的碳当量（EffectiveCarbonEquivalent）。钢中一部分碳以碳化钛形式存在，这部分碳在焊接热循环过程中基本不会固溶到基体中而参与基体的相变过程，因此碳当量的计算中应扣除碳化钛所占用碳元素含量，本文称为。有效碳当量，计算公式如式1所示。CEVeff.(%)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15-Ti/4(1)表1牌号及化学成分牌号化学成分（质量分数）/%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交货状态、力学性能及耐磨性能钢板以淬火或淬火+回火状态交货，并在质量证明书中注明。经供需双方协商，也可采用其他状态交货。3.4.1力学性能钢板热处理后的力学性能如表2的所示。由于耐磨强化相TiC颗粒的析出，导致材料的塑性和韧性低于传统马氏体耐磨钢，因此在使用过程中要充分考虑，不建议用于结构性受力场合。为了保证钢板整体耐磨性能，心部硬度值的硬度不应低于表面硬度检测值的90%。表2热处理后的力学性能及工艺性能牌号公称厚度/mm横向拉伸试验b表面布氏硬度HBW-20℃冲击吸收能量a,cKV2/J心部硬度/表面硬度心部硬度HBW抗拉强度aRm/MPa断后伸长率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抗拉强度、断后伸长率、冲击试验作为性能的特殊要求，如用户未在合同注明，则只保证表面及心部布氏硬度。3.4.2磨损实验采用ASTMG105（用干砂/式橡胶轮装置测定磨料磨损的标准试验方法）和ASTMG65（湿砂式/橡胶轮磨料磨损标准试验方法）的实试验方法检测常规马氏体耐磨钢和TiC颗粒增强型高耐磨性钢的磨损失重，并计算相对耐磨性能，与传统马氏体耐磨钢耐磨性对比参考值结果如表3所示。表3抗磨粒磨损性能对比参考值牌号磨损失重，g牌号磨损失重，g相对耐磨性干砂式湿砂式干砂式湿砂式干砂式湿砂式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相对耐磨性计算方法：同硬度级别普通马氏体耐磨钢与TiC颗粒增强型高耐磨性钢与普通马氏体耐磨钢磨损失重磨损失重的比值。耐磨性实验参数：1、干砂式橡胶轮磨粒磨损实验：橡胶轮硬度：邵氏硬度60；石英砂粒度：60-80目；载荷：130N；橡胶轮转数：预磨100转，精磨1000转。2、湿砂式橡胶轮磨粒磨损实验：橡胶轮硬度：邵氏硬度60；石英砂粒度：60-80目；水沙质量比例：1：1.5；载荷：170N；橡胶轮转数：预磨1000转，精磨1000转。产品标准示例：本标准是在GB/T24186—2009《工程机械用高强度耐磨钢板》的基础上，结合我国煤炭采运机械生产和使用经验而修订完成的。没有以这个标准为基础工作组通过TiC颗粒增强型高耐磨性钢板进行出厂检验和在线检验，以及用户的入厂检验和使用经验，对TiC颗粒增强型高耐磨性钢板主要性能指标进行了验证，见表4～表5。没有以这个标准为基础表4NM400TNM450T主要性能指标试验值与标准值对比表指标与前面不符啊指标与前面不符啊主要技术指标项目检验批试验值范围标准值比对结论拉伸性能抗拉强度MPa3112301348～1463≥11501300合格延伸率MPa15.38.5～14≥612合格冲击性能试验温度-2040℃20314612～25≥24/2712合格弯曲性能45°d=4a20无裂纹无裂纹合格表面硬度布氏硬度HB2031394431～451340420～420480合格硬度均匀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主要性能指标试验值与标准值对比表主要技术指标项目检验批试验值标准值比对结论拉伸性能抗拉强度MPa212751401～1461≥12001400合格延伸率MPa12.48～13.5≥106合格冲击性能试验温度-2040℃202436.4～25—≥24/27合格弯曲性能45°d=4a20无裂纹无裂纹合格表面硬度布氏硬度HB202420471～474≥470380～430合格硬度均匀性心部硬度心部硬度/表面硬度布氏硬度HB2200.94～0.94392≥0.9≥360合格合格经过比对分析，各主要性能指标均符合或高于现行该标准规定的要求。证明本标准规定的主要技术指标和技术要求既先进合理，又切实可行。四、标准中涉及专利的情况本标准涉及专利《一种超硬粒子增强型马氏体耐磨钢板及其制造方法》（专利号：ZL201410742793.4），专利授权书参见附件1，必要专利实施许可声明表如下表所示：五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况通过标准的制定和实施，将促进技术创新，增强产品的国内外市场竞争力，同时为推进产业结构调整与优化升级创造条件，对规范市场竞争，引导市场良性发展，加快我国煤炭采运机械技术快速发展具有积极的促进作用。六、与国际、国外对比情况本标准没有采用国际标准。七、在标准体系中的位置，与现行相关法律、法规、规章及标准，特别是强制性标准的协调性本标准与现行相关法律、法规、规章及相关标