耐磨板是非常重要的金屬材料，它具有高的強(qiáng)度、好的延展性和良好的焊接性能。傳統(tǒng)的耐磨板的強(qiáng)度主要與它的碳含量、合金元素含量有關(guān)。眾所周知，析出強(qiáng)化與晶粒細(xì)化也是提高金屬材料強(qiáng)度的重要手段，但到目前為止很少有人對(duì)其在耐磨板中的作用進(jìn)行研究。合金元素Nb、V、Ti在高強(qiáng)度鋼中的晶粒細(xì)化和析出強(qiáng)化的作用使其得到廣泛應(yīng)用。含Nb、V、Ti元素的合金在控軋條件下碳氮化物的析出不僅能阻止奧氏體晶粒的再結(jié)晶長(zhǎng)大，而且能有效地阻止大形變奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，同時(shí)所具有的碳氮化物析出相彌散強(qiáng)化的功能，使耐磨板的強(qiáng)度和韌性都有很大的改善。之所以選擇Ti作為添加元素，是因?yàn)樵谙嗤龀隽颗c相同析出尺寸的情況下Ti的析出相起到的析出強(qiáng)化效果最大。強(qiáng)化作用的大小通過TiC顆粒的數(shù)量、分布和大小來控制，目的就是要通過控軋控冷以及后期的熱處理手段，盡量獲得多的1～5nm的TiC析出相，一方面提供較高的析出強(qiáng)化效果，另一方面起到細(xì)化晶粒的作用而產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化效果，在提高強(qiáng)度的同時(shí)也有利于韌性的提高。基于這種設(shè)計(jì)思路，對(duì)Ti微合金化耐磨板進(jìn)行組織表征，通過分析各組分對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)，闡明了實(shí)驗(yàn)鋼的主要強(qiáng)化機(jī)制以及微合金元素Ti的強(qiáng)化作用。
實(shí)驗(yàn)耐磨板的化學(xué)成分為0.2C1.5Mn0.16Ti30×10-6N。實(shí)驗(yàn)鋼由真空冶煉之后澆鑄到模具中，鑄錠在1250℃保溫2h后在1200～850℃鍛造成30mm×200mm×100mm的鍛坯。隨后將鍛坯在馬弗爐中于1250℃保溫2h，均熱之后在實(shí)驗(yàn)室的可逆軋機(jī)上經(jīng)過4道次變形最終軋制成7mm厚的板材，總壓下量為76%。最終軋制溫度為850～880℃，軋制后采用淬火冷卻方式。隨后將軋后淬火的鋼板放入550℃的爐中保溫3h來研究回火熱處理工藝對(duì)鋼中Ti析出的作用。經(jīng)過回火處理后，將耐磨板再放入880℃的爐中保溫5min后淬火到室溫，使鋼獲得馬氏體組織。
Ti加入后耐磨板的強(qiáng)度由于形成TiC提供的析出強(qiáng)化作用而得到提高。回火與再加熱工藝可以促進(jìn)形成1～10nm的更加細(xì)小的TiC析出相，并且細(xì)化晶粒到8μm，析出強(qiáng)化與晶粒細(xì)化共同作用使耐磨板的屈服強(qiáng)度進(jìn)一步提高。再加熱后樣品中的細(xì)小的TiC析出相可提供188MPa的強(qiáng)度增量，大于細(xì)晶強(qiáng)化所提供的80MPa。