專利名稱：中低碳錳系空冷貝氏體鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合金鋼領(lǐng)域，涉及一類新型中低碳空冷貝氏體鋼。該鋼具有高的貝氏體空冷淬透性、可免除淬火或淬回火，并具有優(yōu)良的強(qiáng)韌性配合及獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)型特點(diǎn)。
背景技術(shù)：
熱加工后直接使用或只經(jīng)簡單熱處理的空冷貝氏體鋼，已在越來越多的場合得到應(yīng)用并取代了回火馬氏體鋼，這一趨勢是現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)追求高性能與經(jīng)濟(jì)效益的必然結(jié)果。近年來Mn-B系空冷貝氏體由于性能優(yōu)越、成本較低和工藝簡單而得到空前發(fā)展，陸續(xù)開發(fā)出適用于不同強(qiáng)度級(jí)別及使用要求的中低碳空冷貝氏體鋼，并且在貝氏體鋼組織與性能的研究方面取得了許多新的進(jìn)展。
專利公開號(hào)為CN1042950A的空冷貝氏體鋼專利通過提高M(jìn)n含量并添加強(qiáng)淬透性元素Hf、B的途徑克服了CN8010300A和CN8010310A專利淬透性不足的缺點(diǎn)，但Mn含量過高與Hf、B的加入一方面使合金化成本增加、同時(shí)也加大了冶煉工藝控制的難度；對(duì)工藝性能造成一定程度的削弱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決已有技術(shù)的不足之處，提出一種中低碳錳系空冷貝氏體鋼，通過C、Mn、Si等主要合金化元素的合理組合使其具有高的貝氏體空冷淬透性及淬硬性。熱軋后空冷即可獲得如下類型復(fù)相組織粒狀貝氏體/粒狀組織、下貝氏體/馬氏體或無碳化物貝氏體/馬氏體復(fù)相組織，具有良好的強(qiáng)韌性配合。
本發(fā)明提出一種中低碳錳系空冷貝氏體鋼，其特征在于，該鋼種以C、Mn、Si為主要合金化元素，空冷得到非典型貝氏體或貝氏體/馬氏體復(fù)相組織，其成分重量百分比為C0.15～0.34wt.％；Mn1.80～3.00wt.％；Si0.20～2.50wt.％；Cr0～2.00wt.％；余為Fe。
本鋼種依成分、組織、回火工藝及性能的不同分別適用于如下領(lǐng)域1.本鋼種克服了低合金高強(qiáng)度鋼的延遲斷裂抗力不足的缺點(diǎn)，通過控制Si含量使發(fā)明鋼在空冷條件下可獲得無碳化物貝氏體/馬氏體復(fù)相組織。在組織得以顯著細(xì)化的同時(shí)，穩(wěn)定的膜狀殘余奧氏體又可作為韌性相和不可逆氫陷阱，有效改善鋼的延遲斷裂性能、疲勞性能及韌性，其較佳的化學(xué)成分范圍為C0.15～0.34wt.％；Mn1.80～3.00wt.％；Si0.90～2.20wt.％；空冷后經(jīng)低溫回火其力學(xué)性能如下σb≥1400MPa，σ0.2≥1200MPa，aKU≥90J/cm2，KISCC≥50MPam1/2，σ-1＞700MPa，可用于制造高強(qiáng)度螺栓、鋼軌、道叉、各種軸類零件及其它重要工程結(jié)構(gòu)件，顯著地減輕工程構(gòu)件和設(shè)備的重量，簡化工藝、節(jié)約能源并降低材料和工藝成本，是高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼的理想換代品種。
2.本鋼種空冷后可以得到粒狀貝氏體和下貝氏體/馬氏體復(fù)相組織，其主要合金元素的較佳配比為C0.15～0.34wt.％；Mn1.80～2.70wt.％；Si0.2～0.90wt.％；經(jīng)中溫回火后其強(qiáng)韌性能如下σb≥900MPa，σ0.2≥750MPa，δ5≥16％，ψ≥45％，αKU≥110J/cm2；高溫回火后其強(qiáng)韌性能如下σb≥850MPa，σ0.2≥650MPa，δ5≥16％，ψ≥50％，αKU≥150J/cm2，適于制造抽油桿、錨鏈、各類軸、高強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)件和各種非調(diào)質(zhì)鋼零件。
3.本鋼種具有良好的鑄造性能和高的空冷淬透性，空冷后硬度可達(dá)HRc45以上，無缺口沖擊韌度大于70J/cm2，適用于制造金屬礦山、水泥、電廠、煤礦等用的各種耐磨件及各種高強(qiáng)度零件，如齒板、鏟齒、錘頭、耐磨離心鑄管等，也可在鍛軋熱成形狀態(tài)使用。其較佳的成分范圍為C0.20～0.34wt.％；Mn2.00～2.70wt.％；Si0.9～2.00wt.％；可取代傳統(tǒng)低合金耐磨鑄鋼和高錳鋼鑄件，克服高錳鋼鑄件在非強(qiáng)烈沖擊載荷作用下不耐磨的缺點(diǎn)，以及低合金耐磨鑄鋼淬透性低、材料成本及工藝成本較高、工藝相對(duì)復(fù)雜的不利因素，可顯著提高強(qiáng)度、提高耐磨性能、減輕重量并節(jié)約材料和提高壽命。
具體實(shí)施例方式
本鋼種的多項(xiàng)實(shí)施例見下表

各項(xiàng)實(shí)施例適合的應(yīng)用領(lǐng)域如下合用于制造高強(qiáng)度螺栓和結(jié)構(gòu)件的有No.1-No.7適合用于制造各種軸、標(biāo)準(zhǔn)件及非調(diào)質(zhì)鋼零件的有No.8-No.16適合于制造各種耐磨鑄件的有No.17-No.2權(quán)利要求
1.一種中低碳錳系空冷貝氏體鋼，其特征在于，該鋼種以C、Mn、Si為主要合金化元素，空冷得到非典型貝氏體或貝氏體/馬氏體復(fù)相組織，其成分重量百分比為C0.15～0.34wt.％；Mn1.80～3.00wt.％；Si0.20～2.50wt.％；Cr0～2.00wt.％；余為Fe。
2.按權(quán)利要求1所述的中低碳空冷貝氏體/馬氏體復(fù)相鋼，其特征在于，其主要合金元素成份重量百分比為C0.15～0.34wt.％；Mn1.80～3.00wt.％；Si0.90～2.20wt.％；
3.按權(quán)利要求1所述的中低碳空冷貝氏體/馬氏體復(fù)相鋼，其特征在于，其主要合金元素成份重量百分比為C0.15～0.34wt.％；Mn1.80～2.70wt.％；Si0.2～0.90wt.％；
4.按權(quán)利要求1所述的中低碳空冷貝氏體/馬氏體復(fù)相鋼，其特征在于，其主要合金元素成份重量百分比為C0.20～0.34wt.％；Mn2.00～2.70wt.％；Si0.9～2.00wt.％；
5.按權(quán)利要求1所述的中低碳空冷貝氏體/馬氏體復(fù)相鋼，其特征在于權(quán)利要求1成分基礎(chǔ)上添加下列微量元素的一種或幾種V0～0.12wt.％；Nb0～0.12wt.％；Cu0～0.5wt.％；Mo0～0.50wt.％；Ni0～1.00 wt.％；Ti0～0.12wt.％；B0～0.0040wt％Ca0～0.10wt％，Re 0～0.50 wt％。
全文摘要
本發(fā)明屬于合金鋼領(lǐng)域，涉及中低碳空冷貝氏體鋼，以碳、錳、硅作為主要合金元素，空冷得到非典型貝氏體或貝氏體/馬氏體復(fù)相組織，其成分重量百分比為C0.15～0.34wt.％；Mn1.80～3.00wt.％；Si0.20～2.50wt.％；Cr0～2.00wt.％；余為Fe。本發(fā)明具有高的貝氏體空冷淬透性，熱加工后空冷可獲得典型或非典型貝氏體/馬氏體復(fù)相組織，具有優(yōu)良的強(qiáng)韌性配合，可免除淬火處理、簡化工藝、節(jié)約能源和降低成本。本鋼種可用于制造高強(qiáng)度螺栓、鋼軌、道叉、各種軸類零件及其他重要工程結(jié)構(gòu)件。適于制造高強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)件和各種非調(diào)質(zhì)鋼零件及各種耐磨鑄鋼件等多種領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C22C38/04GK1477226SQ0315009
公開日2004年2月25日 申請日期2003年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月1日
發(fā)明者方鴻生, 鄭燕康, 白秉哲, 楊志剛, 劉東雨, 楊福寶, 桂洲 申請人:清華大學(xué)