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高强耐磨钢广泛应用于矿山机械、工程机械、建材、交通运输等方面,其核心生产工艺长期被国外少数公司垄断,致使目前国内只能生产NM360和NM400等中低端耐磨板产品。近年来,我国在低合金马氏体耐磨钢研究方面取得很大进展,通过在马氏体基体上引入第二相强化,进一步提高了钢材的强韧性及耐磨性。此外,因广泛采用国内丰富的合金元素而避免使用稀有贵重金属,生产成本较低。本文基于新开发出的NM500级别马氏体耐磨钢,在以Cr-Mo为主的成分体系上添加一定量的Ti元素,通过控制热轧及热处理相关工艺参数使其以硬质相的TiC形式弥散析出,进而开发出一种耐磨性优异的超高强马氏体耐磨钢板;在此基础上,对比添加V元素,分析合金成分及工艺参数对实验钢组织性能及耐磨性的影响,得出V元素对实验钢性能影响规律。主要内容及研究成果如下:(1)利用热模拟试验机,对实验钢进行双道次压缩变形,以10℃/s的冷却速度分别冷至500℃、550℃、600℃、650℃、700℃并分别保温0s、5s、10s、100s、300s、500s和1000s,检测了各试验条件下实验钢的组织性能。其中含V元素的实验钢均得到板条马氏体组织且具有较高的硬度,不含V的实验钢随着保温时间的增加陆续出现铁素体相,且能达到的硬度值也较低。(2)将实验钢在Φ450实验轧机上进行两阶段控轧,以10℃/s的冷速冷至600~650℃,并分别在炉内保温10s和60min后直接淬火至室温,检测了实验钢在不同轧制制度下的组织性能。分析可知,含V实验钢的组织明显比不含V实验钢均匀,且含V的实验钢具有更高的屈服强度、抗拉强度、硬度和冲击韧性,但其延伸率相对不含V的实验钢较低,可见其在塑性方面略微不足。根据TEM检测分析,炉内保温10s时A钢的析出物数量要多于B钢,炉内保温60min时A钢的析出物数量也要多于B钢,说明微合金元素V的加入有利于析出物数量的增加。(3)在低应力冲击磨粒磨损下研究了实验钢的磨损行为。结果表明,在双道次轧制并以10℃/s冷至600-650℃后,再在炉内保温10s后淬火的工艺下,含V实验钢的耐磨性是不含V实验钢的1.23倍;在双道次轧制并以10℃/s冷至600~650℃后,再在炉内保温60min后淬火的工艺下,含V实验钢的耐磨性是不添加钒的实验钢的1.04倍。(4)通过对实验钢的磨损形貌进行观察,研究了实验钢的磨损机理。结果表明,在双道次轧制并以10℃/s冷至600~650℃后,再在炉内保温l0s后淬火的工艺下,实验钢的磨损机理以显微切削机理为主;在双道次轧制并以10-C/s冷至600~650℃后,再在炉内保温60min后淬火的工艺下,实验钢的磨损机理以塑变疲劳剥落机理为主,兼有显微切削机理。