專利名稱：一種低合金高強(qiáng)高韌鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，尤其是涉及了ー種低合金高強(qiáng)高韌鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
低合金鋼由于其優(yōu)異的力學(xué)性能以及相對(duì)較低的生產(chǎn)和使用成本，在工程機(jī)械領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用；目前使用最多的鋼材種類，抗拉強(qiáng)度通常在IOOOMPa以下，且其沖擊功較低，難于適應(yīng)日益嚴(yán)酷的使用工況；因此，需要在保持高強(qiáng)度水平的前提下，進(jìn)ー步提高低合金鋼的塑韌性，特別是低溫條件下的沖擊韌性，從而使低合金鋼能夠在較低的溫度下使用。現(xiàn)有技術(shù)中，公開了ー種強(qiáng)韌性低合金結(jié)構(gòu)鋼及其生產(chǎn)方法，該低合金結(jié)構(gòu)鋼內(nèi)含有Cr、Ni、Mo、Cu、V、Nb等合金元素；且采用轉(zhuǎn)爐初煉、LF爐精煉、連鑄的生產(chǎn)エ藝，并在經(jīng)過淬火+高溫回火調(diào)質(zhì)熱處理后，使得其抗拉強(qiáng)度可大于等于750MPa，且_40°C低溫沖擊韌性Akv ^ 150J，經(jīng)過滲碳化學(xué)熱處理后，可用于制造各種高強(qiáng)度高韌性的耐磨機(jī)械傳動(dòng)零件和部件。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下問題I)材料為鑄造狀態(tài)，如果エ藝控制不好的話，則可能存在鋳造缺陷，并影響性能; 2)碳含量較高，只能單方面的提高強(qiáng)度，可能會(huì)使塑韌性受到相應(yīng)的影響；3)強(qiáng)度級(jí)別不夠，耐磨性能受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了ー種低合金高強(qiáng)高韌鋼及其生產(chǎn)方法，該低合金鋼具有高強(qiáng)度和高韌性。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供ー種低合金高強(qiáng)高韌鋼，包括優(yōu)選的,所述低合金高強(qiáng)高韌鋼還包括0. 0005wt% O. 01wt%的稀土元素。優(yōu)選的，所述稀土元素包括La元素。本發(fā)明實(shí)施例提供一種低合金高強(qiáng)高韌鋼的生產(chǎn)方法，包括鑄造工序根據(jù)上述低合金高強(qiáng)高韌鋼的成分和含量進(jìn)行鑄造，得到低合金鋼鑄錠；鍛造工序?qū)⑸鲜龅秃辖痄撹T錠進(jìn)行鍛造，且開坯鍛造加熱溫度為1160°C 1200°C，終鍛溫度為650°C 900°C，每火次變形量不小于30% ；熱處理工序?qū)⑸鲜鲥懺斐尚偷腻懠郎刂?00°C 940°C進(jìn)行正火，經(jīng)過正火處理后升溫至880°C 920°C進(jìn)行淬火，經(jīng)過淬火處理后升溫至530°C 600°C進(jìn)行高溫回火， 得到低合金高強(qiáng)高韌鋼。優(yōu)選的，所述正火的保溫時(shí)間為I 3小時(shí)，所述淬火的保溫時(shí)間為I 3小時(shí)， 所述高溫回火的保溫時(shí)間為2 4小時(shí)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例至少具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明實(shí)施例中，合金元素含量較低，且采用普通電弧爐熔煉，制造和處理工藝相對(duì)較簡單；而且低合金高強(qiáng)高韌鋼具有高強(qiáng)度和高韌性，適用于需要高強(qiáng)度和高韌性的情況下使用，其特別適合于新型現(xiàn)代的工程機(jī)械領(lǐng)域。


為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種低合金高強(qiáng)高韌鋼的生產(chǎn)方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明提供一種低合金高強(qiáng)高韌鋼，通過控制化學(xué)元素的含量，以實(shí)現(xiàn)屈服強(qiáng)度 IOOOMPa級(jí)的低合金高強(qiáng)高韌鋼；且該低合金高強(qiáng)高韌鋼能夠解決合金化學(xué)元素含量、材料成型工藝、增加強(qiáng)度級(jí)別等問題。具體的，該低合金高強(qiáng)高韌鋼包含O. 15wt% O. 3(^七％的 C 元素。本發(fā)明實(shí)施例中，通過適當(dāng)?shù)慕档虲元素的含量，且將C元素含量控制在 O. 15wt% O. 30被％的范圍內(nèi)，從而降低該低合金高強(qiáng)高韌鋼的淬裂敏感性。本發(fā)明實(shí)施例中，一種優(yōu)選的C兀素的含量為低合金高強(qiáng)高韌鋼中包含
O.20wt % O. 25wt % 的 C 元素。O. 30wt % O. 70wt % 的 Si 元素。本發(fā)明實(shí)施例中，由于Si元素是脫氧所需的元素，因此通過將Si元素含量控制在0. 30wt% 0. 70wt%的范圍內(nèi)，從而可以改善低該合金高強(qiáng)高韌鋼的抗氧化性以及抗腐蝕性。本發(fā)明實(shí)施例中，一種優(yōu)選的Si元素的含量為低合金高強(qiáng)高韌鋼中包含 0. 40wt *% () 60wt 的 Si 兀素。0. 60wt*% I. OOwt1^的 Mn 兀素。本發(fā)明實(shí)施例中，由于Mn元素是脫氧和脫硫所需的元素，因此通過將Mn元素含量控制在0. 60wt% I. OOwt%的范圍內(nèi)，從而可以提高該低合金高強(qiáng)高韌鋼的硬度，并改善淬火性能。本發(fā)明實(shí)施例中，一種優(yōu)選的Mn元素的含量為低合金高強(qiáng)高韌鋼中包含 0. 70wt*% 0. 85wt% 的 Mn 兀素。0. 60wt*% I. 10wt*%的 Cr 兀素。本發(fā)明實(shí)施例中，通過將Cr元素含量控制在0. 60wt% I. 10wt%的范圍內(nèi)，以提高淬火性和抗回火軟化能力，同時(shí)避免碳化物粗化而導(dǎo)致的韌性降低。本發(fā)明實(shí)施例中，一種優(yōu)選的Cr元素的含量為低合金高強(qiáng)高韌鋼中包含 0. 80wt*% I. OOwt%的 Cr 兀素。0. 50wt*% I. OOwt1^的 Ni 兀素。本發(fā)明實(shí)施例中，由于Ni是ー種奧氏體形成単元，能夠提高強(qiáng)度而且又保持良好的塑性和韌性，但過多則會(huì)影響延展性，因此將Ni元素含量控制在0. 50wt% I. OOwt %的范圍內(nèi)。本發(fā)明實(shí)施例中，一種優(yōu)選的Ni元素的含量為低合金高強(qiáng)高韌鋼中包含 0. 60wt % 0. 90wt % 的 Ni 元素。0. 20wt *% () 60wt % 的 Mo 兀素。本發(fā)明實(shí)施例中，通過將Mo元素含量控制在0. 20wt% 0. 60wt%的范圍內(nèi)，細(xì)化鋼的晶粒，并以碳化物的形式析出，從而提高低合金高強(qiáng)高韌鋼的強(qiáng)度，同時(shí)與Si元素結(jié)合提高抗腐蝕性和抗氧化性。本發(fā)明實(shí)施例中，一種優(yōu)選的Mo元素的含量為低合金高強(qiáng)高韌鋼中包含
0.30wt *% () 50wt % 的 Mo 兀素。優(yōu)選的，該低合金高強(qiáng)高韌鋼中還包括0. 0005wt% 0. 01wt%的稀土元素。本發(fā)明實(shí)施例中，通過添加少量稀土元素，從而細(xì)化晶粒，并變質(zhì)夾雜物，提高綜合性能。本發(fā)明實(shí)施例中，一種優(yōu)選的稀土元素包括La元素。不可避免的雜質(zhì)。例如，該不可避免的雜質(zhì)可以為S、P、A1等雜質(zhì)元素；此外，需要控制S、P、A1等雜質(zhì)元素在較低的范圍內(nèi)，如低合金高強(qiáng)高韌鋼中包含的S元素含量<0. 03wt%，P元素含量 く 0. 03wt %，Al 元素含量彡 0. 07wt %。余量為Fe。實(shí)施例一基于上述低合金高強(qiáng)高韌鋼的成分和含量，本發(fā)明實(shí)施例一提供ー種低合金高強(qiáng)高韌鋼的生產(chǎn)方法，以實(shí)現(xiàn)屈服強(qiáng)度IOOOMPa級(jí)的低合金高強(qiáng)高韌鋼；且該低合金高強(qiáng)高韌鋼能夠解決合金化學(xué)元素含量、材料成型工藝、增加強(qiáng)度級(jí)別等問題；該方法通過對(duì)鑄態(tài)材料進(jìn)行大變形鍛造成型處理，鍛造能破碎鑄態(tài)組織，細(xì)化晶粒，增加位錯(cuò)密度，提高強(qiáng)度， 同時(shí)愈合一些鑄造形成的缺陷，防止塑韌性降低；對(duì)鍛造后的鍛件進(jìn)行淬火+高溫回火熱處理，獲得回火索氏體組織，能獲得很高的韌性，同時(shí)保持較高的強(qiáng)度。如圖I所示，該低合金高強(qiáng)高韌鋼的生產(chǎn)方法包括以下步驟步驟101，鑄造工序根據(jù)上述的低合金高強(qiáng)高韌鋼的成分和含量進(jìn)行鑄造，得到低合金鋼鑄錠。本發(fā)明實(shí)施例中，該低合金高強(qiáng)高韌鋼的成分和含量包括0. 15wt% O. 30wt% 的 C 元素；0· 30wt % O. 70wt % 的 Si 元素；0· 60wt % I. OOwt % 的 Mn 元素；0· 60wt %
I.IOwt % 的 Cr 兀素；0· 50wt% I. OOwt % 的 Ni 兀素；0· 20wt% O. 60wt% 的 Mo 兀素；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，該低合金高強(qiáng)高韌鋼包括0. 20wt% O. 25wt% 的C元素。本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，該低合金高強(qiáng)高韌鋼包括0. 40wt% O. 60wt% 的Si元素。本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，該低合金高強(qiáng)高韌鋼包括0. 70wt% O. 85wt% 的Mn元素ο本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，該低合金高強(qiáng)高韌鋼包括0. 80wt% I. OOwt% 的Cr元素。本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，該低合金高強(qiáng)高韌鋼包括0. 60wt% O. 90wt% 的Ni元素。本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，該低合金高強(qiáng)高韌鋼包括0. 30wt% O. 50wt% 的Mo元素。本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，該低合金高強(qiáng)高韌鋼還包括0.0005Wt% O. Olwt%的稀土元素；本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，該稀土元素包括La元素。步驟102，鍛造工序?qū)⑸鲜龅秃辖痄撹T錠進(jìn)行鍛造，且開坯鍛造加熱溫度為 1160°C 1200°C，終鍛溫度為650°C 900°C，每火次變形量不小于30%。步驟103，熱處理工序?qū)⑸鲜鲥懺斐尚偷腻懠郎刂?00°C 940°C進(jìn)行正火，經(jīng)過正火處理后升溫至880°C 920°C進(jìn)行淬火，經(jīng)過淬火處理后升溫至530°C 600°C進(jìn)行高溫回火，得到低合金高強(qiáng)高韌鋼。本發(fā)明實(shí)施例中，正火的保溫時(shí)間為I 3小時(shí),淬火的保溫時(shí)間為I 3小時(shí)， 高溫回火的保溫時(shí)間為2 4小時(shí)。以下結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例二步驟I、鑄造如表I所示成分的低合金高強(qiáng)高韌鋼鑄錠，且鑄錠的規(guī)格為 Φ 100 X 110mm，控制熔煉和澆注的工藝。表I低合金鋼化學(xué)成分(wt % )
權(quán)利要求
1.一種低合金高強(qiáng)高韌鋼，其特征在于，包括O. 15wt% O. 3(^七％的C元素；O. 30wt% O. 7(^七％的 Si 元素；O. 60wt% I. OOwt % 的 Mn 兀素；O. 60wt% I. IOwt% 的 Cr 兀素；O. 50wt % I. OOwt % 的 Ni 元素；O. 20wt % O. 60wt % 的 Mo 兀素；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求I所述的低合金高強(qiáng)高韌鋼，其特征在于，包括O. 20wt % O. 25wt % 的 C 元素。
3.如權(quán)利要求I所述的低合金高強(qiáng)高韌鋼，其特征在于，包括O. 40wt % O. 60wt % 的 Si 兀素。
4.如權(quán)利要求I所述的低合金高強(qiáng)高韌鋼，其特征在于，包括O. 70wt% O. 85wt% 的 Mn 兀素。
5.如權(quán)利要求I所述的低合金高強(qiáng)高韌鋼，其特征在于，包括O. 80wt% I. OOwt% 的 Cr 兀素。
6.如權(quán)利要求I所述的低合金高強(qiáng)高韌鋼，其特征在于，包括O. 60wt % O. 90wt % 的 Ni 元素。
7.如權(quán)利要求I所述的低合金高強(qiáng)高韌鋼，其特征在于，包括O. 30wt % O. 50wt % 的 Mo 兀素。
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的低合金高強(qiáng)高韌鋼，其特征在于，所述低合金高強(qiáng)高韌鋼還包括0. 0005wt% O. 01wt%的稀土元素。
9.如權(quán)利要求8所述的低合金高強(qiáng)高韌鋼，其特征在于，所述稀土元素包括La元素。
10.一種低合金高強(qiáng)高韌鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括鑄造工序根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的低合金高強(qiáng)高韌鋼的成分和含量進(jìn)行鑄造，得到低合金鋼鑄錠；鍛造工序?qū)⑸鲜龅秃辖痄撹T錠進(jìn)行鍛造，且開坯鍛造加熱溫度為1160°C 1200°C， 終鍛溫度為650°C 900°C，每火次變形量不小于30% ；熱處理工序?qū)⑸鲜鲥懺斐尚偷腻懠郎刂?0(TC 940°C進(jìn)行正火，經(jīng)過正火處理后升溫至880°C 920°C進(jìn)行淬火，經(jīng)過淬火處理后升溫至530°C 600°C進(jìn)行高溫回火，得到低合金高強(qiáng)高韌鋼。
11.如權(quán)利要求10所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述正火的保溫時(shí)間為I 3小時(shí)，所述淬火的保溫時(shí)間為I 3小時(shí)，所述高溫回火的保溫時(shí)間為2 4小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低合金高強(qiáng)高韌鋼及其生產(chǎn)方法，該方法包括鑄造工序按照以下成分和含量進(jìn)行鑄造得到低合金鋼鑄錠，0.15wt％～0.30wt％的C元素；0.30wt％～0.70wt％的Si元素；0.60wt％～1.00wt％的Mn元素；0.60wt％～1.10wt％的Cr元素；0.50wt％～1.00wt％的Ni元素；0.20wt％～0.60wt％的Mo元素；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；鍛造工序?qū)⑸鲜龅秃辖痄撹T錠進(jìn)行鍛造，且開坯鍛造加熱溫度為1160℃～1200℃，終鍛溫度為650℃～900℃，每火次變形量不小于30％；熱處理工序?qū)⑸鲜鲥懺斐尚偷腻懠郎刂?00℃～940℃進(jìn)行正火，經(jīng)過正火處理后升溫至880℃～920℃進(jìn)行淬火，經(jīng)過淬火處理后升溫至530℃～600℃進(jìn)行高溫回火，得到低合金高強(qiáng)高韌鋼。本發(fā)明實(shí)施例中，該低合金高強(qiáng)高韌鋼具有高強(qiáng)度和高韌性。
文檔編號(hào)C21D8/00GK102605271SQ20121009168
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者朱文旭, 李 杰, 邵威 申請(qǐng)人:三一集團(tuán)有限公司