專利名稱：一種55Si2Mn合金鋼的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種55Si2Mn合金鋼的制備方法。
背景技術(shù)：
55Si2Mn合金彈簧鋼是應(yīng)用廣泛的硅錳彈簧鋼，強度、彈性和淬透性較55Si2Mn稍高。55Si2Mn鋼屬于娃猛系合金彈簧鋼，是在優(yōu)質(zhì)中碳鋼的基礎(chǔ)上提高娃、猛含量而成。娃的作用是提高鋼的硬度、強度、屈強比和疲勞性能，同時增加鋼的回火穩(wěn)定性。錳的作用在 于提高鋼的淬透性和耐磨性。由于具有良好的綜合力學(xué)性能和低廉的價格，55Si2Mn鋼得到了廣泛的應(yīng)用，在我國彈簧鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用比例接近60%。55Si2Mn合金彈簧鋼適于鐵道車輛、汽車拖拉機エ業(yè)上制作承受較大負荷。55Si2Mn彈簧鋼的扁形彈簧或線徑在30mm以下的螺旋彈簧、板簧也適于制作工作溫度在250°C以下非腐蝕介質(zhì)中的耐熱彈簧以及承受交變負荷及在高應(yīng)カ下工作的大型重要卷制彈簧。具體常用作汽車、拖拉機和機車上的減振板簧和螺旋彈簧、氣缸安全閥簧，還可用作250°C以下使用的耐熱彈簧。常規(guī)的55Si2Mn合金彈簧鋼的化學(xué)成份為碳C :0. 52 O. 6;硅Si :1. 50
2.00 ；錳 Mn 0. 60 O. 90 ;鉻 Cr :彡 O. 35 ;鎳 Ni :彡 O. 35 ;硫 S ^ O. 035 ;磷 P :< 0.035;銅Cu:<0.25。現(xiàn)有的熱處理方式為高溫淬火+低溫回火。常規(guī)晶相組織為回火屈氏體。55Si2Mn合金鋼硅和錳提高彈性強度和屈強比，提高淬透性，抗回火穩(wěn)定性和抗松弛穩(wěn)定性，過熱敏感性也較小，但脫碳傾向較大，尤其是硅與碳含量較高時，碳易于石墨化，使鋼變脆。而傳統(tǒng)的熱處理工藝不能兼顧高強度與良好塑韌性的要求若降低回火溫度較低，則塑性較差、易發(fā)生低應(yīng)カ脆斷；若提高回火溫度可改善塑性，但強度大幅下降。因此，傳統(tǒng)的熱處理制度雖然可以保證該類合金能夠滿足普通使用環(huán)境的服役條件，但塑性、韌性欠佳或強韌性匹配不足、氫脆與應(yīng)カ腐蝕敏感性大等缺點，卻限制了該類合金鋼強韌性潛力的發(fā)揮。尤其是近年來汽車輕量化和高性能化的快速發(fā)展，迫切要求提高彈簧鋼的設(shè)計應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有55Si2Mn的在滿足強度的同時塑韌性不足的問題，提供了一種55Si2Mn合金鋼的制備方法。本發(fā)明的55Si2Mn合金鋼的制備方法是通過以下步驟實現(xiàn)的
O按照鑄件成品的如下組分重量比配置原料
碳 C 0. 53 O. 57 ;硅 Si :1· 60 I. 80 ;錳 Mn 0. 70 O. 90 ;鉻 Cr 0. 90 I. 10 ;鈦 Ti 0. 10 O. 12 ;稀土 0. 20 ；2)選取在O.75 t中頻無芯感應(yīng)電爐中熔煉，先熔煉碳素鋼，鉻鐵隨料裝入，爐料熔清后，爐溫達到1580 1600°C加入硅鐵、錳鐵，料塊應(yīng)盡量小些，以50 60mm左右為宜；用鋁脫氧后出爐；
3)稀土合金、硼鐵破碎至IOmm以下小顆粒,鈦鐵破碎至5mm以下小顆粒,采用包內(nèi)沖入法進行復(fù)核變質(zhì)處理；
4)將步驟3)得到的55Si2Mn鋼鑄件加熱至850_860°C，進行奧氏體化處理，保溫時間為8-9. 5分鐘；
5)然后在55Si2Mn鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間內(nèi)進行等溫淬火，淬火溫度為210_220°C，保溫時間為1-1. 5分鐘；
6)將經(jīng)步驟5)處理后的55Si2Mn鋼在400-420°C的配分溫度下等溫配分熱處理6_7分鐘；
7)將步驟6)得到的鋼件淬火至室溫。本發(fā)明選取的組分及相應(yīng)作用如下
碳(C):與鑄鋼性能的關(guān)系非常密切，在其它合金元素固定的情況下，改變碳含量，其組織和性能會發(fā)生根本性的變化。硅(Si):能增強鋼的抗拉強度、屈服強度、但含量過高吋，降低鋼的塑性和韌性。錳(Mn):増加鋼的淬透性，強化基體，還能起到脫氧和脫硫的作用，但Mn又是過熱敏感性元素，過量時増大回火脆性。鉻(Cr):固溶強化、提高鋼的淬透性。鈦(Ti):細化晶粒，與硼、稀土等元素配合使用，可提高材料的硬度和耐磨性。稀土 可細化鑄態(tài)組織，改善碳化物和夾雜物的形態(tài)及分布，純凈鋼液，脫氧去氣，提聞鋼的朝性。本發(fā)明的方法經(jīng)過大量實驗，選擇本發(fā)明的配比的原料相對于現(xiàn)有技術(shù)的配比本身就具有良好的耐磨和優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，并且55Si2Mn合金鋼鑄件經(jīng)過本發(fā)明的具體步驟和參數(shù)的熱處理方法處理后，通過等溫淬火可以得到部分馬氏體和殘余奧氏體，隨后通過等溫配分熱處理以獲得由低碳馬氏體和殘余奧氏體及其轉(zhuǎn)變組織構(gòu)成的復(fù)相組織，從而使得處理后的55Si2Mn合金鋼呈現(xiàn)高強度和高塑性的良好配合，并提高了應(yīng)カ腐蝕抗力、降低氫脆敏感性，從而在具有高強度的同時具有較高的塑性，以滿足特殊場合的需要。
具體實施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。實施例I :
O按照鑄件成品的如下組分重量比配置原料
碳 C 0. 53 ;硅 Si 1. 60 ;錳 Mn 0. 70 ;鉻 Cr 0. 90 ;鈦 Ti 0. 10 ;稀土 0· 20 ；
2)選取在O.75 t中頻無芯感應(yīng)電爐中熔煉，先熔煉碳素鋼，鉻鐵隨料裝入，爐料熔清后，爐溫達到1580 1600°C加入硅鐵、錳鐵，料塊為50 60mm ;用鋁脫氧后出爐；
3)稀土合金、硼鐵破碎至IOmm以下小顆粒,鈦鐵破碎至5mm以下小顆粒,采用包內(nèi)沖入法進行復(fù)核變質(zhì)處理；
4)將步驟3)得到的55Si2Mn鋼鑄件加熱至850°C，進行奧氏體化處理，保溫時間為8分鐘；
5)然后在55Si2Mn鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間內(nèi)進行等溫淬火，淬火溫度為210°C，保溫時間為I分鐘；
6)將經(jīng)步驟5)處理后的55Si2Mn鋼在400°C的配分溫度下等溫配分熱處理6分鐘；
7)將步驟6)得到的鋼件淬火至室溫。實施例2: O按照鑄件成品的如下組分重量比配置原料
碳 C 0. 55 ;硅 Si 1. 70 ;錳 Mn 0. 80 ;鉻 Cr 1. O ;鈦 Ti 0. 11 ;稀土 0· 20
2)選取在O.75 t中頻無芯感應(yīng)電爐中熔煉，先熔煉碳素鋼，鉻鐵隨料裝入，爐料熔清后，爐溫達到1590°C加入硅鐵、錳鐵，料塊應(yīng)盡量小些，以50 60mm左右為宜；用鋁脫氧后出爐；
3)稀土合金、硼鐵破碎至IOmm以下小顆粒,鈦鐵破碎至5mm以下小顆粒,采用包內(nèi)沖入法進行復(fù)核變質(zhì)處理；
4)將步驟3)得到的55Si2Mn鋼鑄件加熱至850°C，進行奧氏體化處理，保溫時間為9分鐘；
5)然后在55Si2Mn鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間內(nèi)進行等溫淬火，淬火溫度為220°C，保溫時間為I分鐘；
6)將經(jīng)步驟5)處理后的55Si2Mn鋼在410°C的配分溫度下等溫配分熱處理6分鐘；
7)將步驟6)得到的鋼件淬火至室溫。實施例3
O按照鑄件成品的如下組分重量比配置原料
碳 C 0. 57 ;硅 Si 1. 80 ;錳 Mn 0. 90 ;鉻 Cr 1. 10 ;鈦 Ti 0. 12 ;稀土 0· 20 ；
2)選取在O.75 t中頻無芯感應(yīng)電爐中熔煉，先熔煉碳素鋼，鉻鐵隨料裝入，爐料熔清后，爐溫達到1580 1600°C加入硅鐵、錳鐵，料塊為50 60mm ;用鋁脫氧后出爐；
3)稀土合金、硼鐵破碎至IOmm以下小顆粒,鈦鐵破碎至5mm以下小顆粒,采用包內(nèi)沖入法進行復(fù)核變質(zhì)處理；
4)將步驟2)得到的55Si2Mn鋼鑄件加熱至860°C，進行奧氏體化處理，保溫時間為9.5分鐘；
5)然后在55Si2Mn鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間內(nèi)進行等溫淬火，淬火溫度為220°C，保溫時間為I. 5分鐘；
6)將經(jīng)步驟5處理后的55Si2Mn鋼在420°C的配分溫度下等溫配分熱處理7分鐘；
7)將步驟6得到的鋼件淬火至室溫。經(jīng)本實施方式的55Si2Mn合金鋼的制備方法處理后，55Si2Mn合金鋼的抗拉強度達到1750MPa 2100MPa，屈服強度達到1550MPa 1900MPa，延伸率為6 % 9 %，面縮率為28% 43%，獲得了符合實際服役條件的不同超高強度與優(yōu)良塑韌性相配合的綜合力學(xué)性能指標(biāo)要求，并顯著改善氫脆與應(yīng)カ腐蝕敏感性。
權(quán)利要求
1.ー種55Si2Mn合金鋼的制備方法，其特征在于采用以下步驟 O按照鑄件成品的如下組分重量比配置原料碳 C 0. 53 O. 57 ;硅 Si :1· 60 I. 80 ;錳 Mn 0. 70 O. 90 ;鉻 Cr 0. 90 I. 10 ;鈦 Ti 0. 10 O. 12 ;稀土 0. 20 ； 2)選取在O.75 t中頻無芯感應(yīng)電爐中熔煉，先熔煉碳素鋼，鉻鐵隨料裝入，爐料熔清后，爐溫達到1580 1600°C加入硅鐵、錳鐵，料塊應(yīng)盡量小些，以50 60mm左右為宜；用鋁脫氧后出爐； 3)稀土合金、硼鐵破碎至IOmm以下小顆粒,鈦鐵破碎至5mm以下小顆粒,采用包內(nèi)沖入法進行復(fù)核變質(zhì)處理； 4)將步驟3)得到的55Si2Mn鋼鑄件加熱至850_860°C，進行奧氏體化處理，保溫時間為8-9. 5分鐘； 5)然后在55Si2Mn鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間內(nèi)進行等溫淬火，淬火溫度為210_220°C，保溫時間為1-1. 5分鐘； 6)將經(jīng)步驟5)處理后的55Si2Mn鋼在400-420°C的配分溫度下等溫配分熱處理6_7分鐘； 7)將步驟6)得到的鋼件淬火至室溫。
全文摘要
一種55Si2Mn合金鋼的制備方法，采用熔融法得鑄件，鑄件成品如下分重量比為碳C0.53～0.57；硅Si1.60～1.80；錳Mn0.70～0.90；鉻Cr0.90～1.10；鈦Ti0.10～0.12；稀土0.20，再得到的55Si2Mn鋼鑄件加熱至850-860℃，進行奧氏體化處理，保溫時間為8-9.5分鐘；然后在55Si2Mn鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間內(nèi)進行等溫淬火，淬火溫度為210-220℃，保溫時間為1-1.5分鐘；再將處理后的55Si2Mn鋼在400-420℃的配分溫度下等溫配分熱處理6-7分鐘；然后將得到的鋼件淬火至室溫。隨后通過等溫配分熱處理以獲得由低碳馬氏體和殘余奧氏體及其轉(zhuǎn)變組織構(gòu)成的復(fù)相組織，從而使得處理后的55Si2Mn合金鋼呈現(xiàn)高強度和高塑性的良好配合，并提高了應(yīng)力腐蝕抗力、降低氫脆敏感性，具有高強度的同時具有較高的塑性，以滿足特殊場合的需要。
文檔編號C22C33/06GK102676934SQ20121018793
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者馮斌 申請人:馮斌