一種屈服強度大于1000MPa級超高韌性低合金鋼及其制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種屈服強度大于1000MPa級超高韌性低合金鋼及其制造方法，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳0.067-0.075%、硅0.02-0.04%、錳0.02-0.05%、釩0.046-0.048%、釕0.4-0.5%、鈮0.02-0.05%、鈦0.012-0.015%、硼0.0045-0.0085%、錳0.02-0.033%、砷0.055-0.06%、錫0.03-0.045%、硫0.001-0.005%、磷0.005-0.008%、余量為鐵；本發明通過改變合金鋼材料的配比，適當減小硅錳的含量，適度添加釩、釕、鈮、鈦等稀有金屬元素，提高合金鋼的熱處理性能，降低鋼的過熱敏感性，本發明大幅減少鋼材在熱處理過程中的石墨化現象，提高合金鋼材料的韌性、強度和彈性極限和疲勞強度。
【專利說明】一種屈服強度大于1〇〇〇MPa級超高韌性低合金鋼及其制造 方法
[0001]
【技術領域】
[0002] 本發明涉及一種合金鋼及其制造方法，特別涉及一種屈服強度大于lOOOMPa級超 高韌性低合金鋼的制造方法。
[0003]
【背景技術】
[0004] 高強高韌是鋼鐵結構材料永恒的發展主題，是實現構件減量化和安全性的必由之 路，目前，實際工程中對屈服強度達到l〇〇〇MPa級或更高強度的超高強鋼的需求正逐漸增 多，如液壓支架結構、起重機吊臂、挖掘機支架等鋼結構部件；目前采用TMCP或TMCP+回火 工藝生產的高強鋼中，若屈服強度大于900MPa，則鋼板碳含量較高，其低溫韌性較差；若碳 含量低于0.08%，盡管可以獲得優異的低溫韌性，但不大幅度提高合金添加量的條件下，屈 服強度難以達到900MPa以上。
[0005]
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種屈服強度大于lOOOMPa級超高韌性低合金鋼的制造 方法。
[0007] 本發明采用如下技術方案： 屈服強度大于lOOOMPa級超高韌性低合金鋼，其含有的化學元素成分及其質量百分 比為：碳 〇· 067-0. 075%、硅 0· 02-0. 04%、錳 0· 02-0. 05%、釩 0· 046-0. 048%、釕 0· 4-0. 5%、 鈮 0· 02-0. 05%、鈦 0· 012-0. 015%、硼 0· 0045-0. 0085%、錳 0· 02-0. 033%、砷 0· 055-0. 06%、錫 0· 03-0. 045%、硫 0· 001-0. 005%、磷 0· 005-0. 008%、余量為鐵。
[0008] 屈服強度大于lOOOMPa級超高韌性低合金鋼的制造方法，包括以下步驟： (1) 配料：以合金鋼質量百分比計，按以下化學成分配料，釩0.046-0. 048%、 釕 0· 4-0. 5%、鈮 0· 02-0. 05%、鈦 0· 012-0. 015%、硼 0· 0045-0. 0085%、砷 0· 055-0. 06%、 錫0. 03-0. 045%，放入熔煉爐熔煉，保溫25-35分鐘后，繼續熔煉l-2h，出爐溫度為 1120°C -1250°C ;然后澆注成合金塊，取出空冷備用； (2) 將廢鋼、錳鐵和鉻鐵按5-6 :2-2. 5 :1比例混合，加入生鐵，用廢石墨電極或生鐵調 整其碳含量后放入電爐中，鋼水熔化、爐前調整成分合格后，將溫度升至1220-1280°C，再 加入步驟（1)的合金塊，熔融攪拌混合后，再向其中按組成原料質量百分比加入其他剩余合 金元素，保溫20-30分鐘，在1500-1550°C精煉50-60min，保溫20-30min后取樣，分析成分 后，調整成分，熔化20-25min，鑄造成型，出鋼溫度為1350-1580°C ; (3) 熱處理：將步驟（3)鑄造成型的鑄件立即放入裝有淬火液的池中，工件在淬火 液池中的停留時間為5-8min，所述的淬火液包括以下組份，其組份質量百分數：工業硅 酸鈉13-15%、碳酸氫鈉1. 3-1. 5%、工業氯化鈉0. 8-1. 2%，其他為蒸餾水；待鑄件降溫至 200-250°C時，轉入回火爐，以每分鐘10_15°C的升溫速度升溫至450-500°C，恒溫3-4小時 后出爐，再以l〇〇-ll〇°C/小時速率升溫至530-650°C，保溫40-50分鐘，再以60-80°C/ 小時速率升溫至680-800°C，保溫4-5小時，取出空冷即得。
[0009] 本發明的有益效果： 本發明通過改變合金鋼材料的配比，適當減小硅錳的含量，適度添加釩、釕、鈮、鈦等稀 有金屬元素，提高合金鋼的的熱處理性能，降低鋼的過熱敏感性，本發明大幅減少鋼材在熱 處理過程中的石墨化現象，提高合金鋼材料的韌性、強度和彈性極限和疲勞強度。
[0010]
【具體實施方式】
[0011] 實施例1 :屈服強度大于lOOOMPa級超高韌性低合金鋼，其含有的化學元素成分及 其質量百分比為：碳 〇· 07%、硅 0· 03%、錳 0· 04%、釩 0· 047%、釕 0· 45%、鈮 0· 03%、鈦 0· 014%、 硼 0. 0065%、錳 0. 025%、砷 0. 058%、錫 0. 038%、硫 0. 003%、磷 0. 007%、余量為鐵。
[0012] 屈服強度大于lOOOMPa級超高韌性低合金鋼的制造方法，包括以下步驟： (1) 配料：以合金鋼質量百分比計，按以下化學成分配料，釩0. 047%、釕0. 45%、鈮 0. 03%、鈦0. 014%、硼0. 0065%、砷0. 058%、錫0. 038%，放入熔煉爐熔煉，保溫30分鐘后，繼續 熔煉l-2h，出爐溫度為1180°C ;然后澆注成合金塊，取出空冷備用； (2) 將廢鋼、錳鐵和鉻鐵按5. 5 :2. 2 :1比例混合，加入生鐵，用廢石墨電極或生鐵調 整其碳含量后放入電爐中，鋼水熔化、爐前調整成分合格后，將溫度升至1250°C，再加入步 驟（1)的合金塊，熔融攪拌混合后，再向其中按組成原料質量百分比加入其他剩余合金元 素，保溫25分鐘，在1520°C精煉55min，保溫25min后取樣，分析成分后，調整成分，熔化 22min，鑄造成型，出鋼溫度為1450°C ; (3) 熱處理：將步驟（3)鑄造成型的鑄件立即放入裝有淬火液的池中，工件在淬火液 池中的停留時間為5-8min，所述的淬火液包括以下組份，其組份質量百分數：工業硅酸鈉 14%、碳酸氫鈉1. 4%、工業氯化鈉1%，其他為蒸餾水；待鑄件降溫至220°C時，轉入回火爐，以 每分鐘12°C的升溫速度升溫至480°C，恒溫3-4小時后出爐，再以105°C/小時速率升溫至 580°C，保溫45分鐘，再以70°C /小時速率升溫至750°C，保溫4. 5小時，取出空冷即得。
[0013] 本發明制造的的合金鋼材料試驗數據：抗拉強度Ob > 1225MPa;屈服強度 σ 0 2 彡 l〇58MPa ;低溫沖擊韌性 σ ku(_40°C )彡 35. 5J/cm2 ;硬度 HRC 67-70。
【權利要求】
1. 一種屈服強度大于lOOOMPa級超高韌性低合金鋼，其特征在于：其含有的化 學元素成分及其質量百分比為：碳0. 067-0. 075%、硅0. 02-0. 04%、錳0. 02-0. 05%、釩 0· 046-0. 048%、釕 0· 4-0. 5%、鈮 0· 02-0. 05%、鈦 0· 012-0. 015%、硼 0·0045-0. 0085%、錳 0· 02-0. 033%、砷 0· 055-0. 06%、錫 0· 03-0. 045%、硫 0· 001-0. 005%、磷 0· 005-0. 008%、余量為 鐵。
2. -種如權利要求1所述的屈服強度大于lOOOMPa級超高韌性低合金鋼的制造方法， 其特征在于包括以下步驟： (1) 配料：以合金鋼質量百分比計，按以下化學成分配料，釩0.046-0. 048%、 釕 0· 4-0. 5%、鈮 0· 02-0. 05%、鈦 0· 012-0. 015%、硼 0· 0045-0. 0085%、砷 0· 055-0. 06%、 錫0. 03-0. 045%，放入熔煉爐熔煉，保溫25-35分鐘后，繼續熔煉l-2h，出爐溫度為 1120°C -1250°C ;然后澆注成合金塊，取出空冷備用； (2) 將廢鋼、錳鐵和鉻鐵按5-6 :2-2. 5 :1比例混合，加入生鐵，用廢石墨電極或生鐵調 整其碳含量后放入電爐中，鋼水熔化、爐前調整成分合格后，將溫度升至1220-1280°C，再 加入步驟（1)的合金塊，熔融攪拌混合后，再向其中按組成原料質量百分比加入其他剩余合 金元素，保溫20-30分鐘，在1500-1550°C精煉50-60min，保溫20-30min后取樣，分析成分 后，調整成分，熔化20-25min，鑄造成型，出鋼溫度為1350-1580°C ; (3) 熱處理：將步驟（3)鑄造成型的鑄件立即放入裝有淬火液的池中，工件在淬火 液池中的停留時間為5-8min，所述的淬火液包括以下組份，其組份質量百分數：工業硅 酸鈉13-15%、碳酸氫鈉1.3-1. 5%、工業氯化鈉0.8-1. 2%，其他為蒸餾水；待鑄件降溫至 200-250°C時，轉入回火爐，以每分鐘10_15°C的升溫速度升溫至450-500°C，恒溫3-4小時 后出爐，再以l〇〇-ll〇°C/小時速率升溫至530-650°C，保溫40-50分鐘，再以60-80°C/ 小時速率升溫至680-800°C，保溫4-5小時，取出空冷即得。
【文檔編號】C22C33/06GK104195431SQ201410363802
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】徐澤軍 申請人:銳展(銅陵)科技有限公司