專利名稱：一種低合金高強高韌鋼及其生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬材料領域，尤其是涉及了ー種低合金高強高韌鋼及其生產方法。
背景技術：
低合金鋼由于其優(yōu)異的力學性能以及相對較低的生產和使用成本，在工程機械領域被廣泛應用；目前使用最多的鋼材種類，抗拉強度通常在IOOOMPa以下，且其沖擊功較低，難于適應日益嚴酷的使用工況；因此，需要在保持高強度水平的前提下，進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)有技術中，公開了ー種強韌性低合金結構鋼及其生產方法，該低合金結構鋼內含有Cr、Ni、Mo、Cu、V、Nb等合金元素；且采用轉爐初煉、LF爐精煉、連鑄的生產エ藝，并在經過淬火+高溫回火調質熱處理后，使得其抗拉強度可大于等于750MPa，且_40°C低溫沖擊韌性Akv ^ 150J，經過滲碳化學熱處理后，可用于制造各種高強度高韌性的耐磨機械傳動零件和部件。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術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度，可能會使塑韌性受到相應的影響；3)強度級別不夠，耐磨性能受到影響。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例提供了ー種低合金高強高韌鋼及其生產方法，該低合金鋼具有高強度和高韌性。為了達到上述目的，本發(fā)明實施例提供ー種低合金高強高韌鋼，包括優(yōu)選的,所述低合金高強高韌鋼還包括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)明實施例提供一種低合金高強高韌鋼的生產方法，包括鑄造工序根據上述低合金高強高韌鋼的成分和含量進行鑄造，得到低合金鋼鑄錠；鍛造工序將上述低合金鋼鑄錠進行鍛造，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% ；熱處理工序將上述鍛造成型的鍛件升溫至900°C 940°C進行正火，經過正火處理后升溫至880°C 920°C進行淬火，經過淬火處理后升溫至530°C 600°C進行高溫回火， 得到低合金高強高韌鋼。優(yōu)選的，所述正火的保溫時間為I 3小時，所述淬火的保溫時間為I 3小時， 所述高溫回火的保溫時間為2 4小時。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例至少具有以下優(yōu)點本發(fā)明實施例中，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較簡單；而且低合金高強高韌鋼具有高強度和高韌性，適用于需要高強度和高韌性的情況下使用，其特別適合于新型現(xiàn)代的工程機械領域。


為了更清楚地說明本發(fā)明的技術方案，下面將對實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)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發(fā)明實施例二提供的一種低合金高強高韌鋼的生產方法流程圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明提供一種低合金高強高韌鋼，通過控制化學元素的含量，以實現(xiàn)屈服強度 IOOOMPa級的低合金高強高韌鋼；且該低合金高強高韌鋼能夠解決合金化學元素含量、材料成型工藝、增加強度級別等問題。具體的，該低合金高強高韌鋼包含O. 15wt% O. 3(^七％的 C 元素。本發(fā)明實施例中，通過適當?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，從而降低該低合金高強高韌鋼的淬裂敏感性。本發(fā)明實施例中，一種優(yōu)選的C兀素的含量為低合金高強高韌鋼中包含
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，從而可以改善低該合金高強高韌鋼的抗氧化性以及抗腐蝕性。本發(fā)明實施例中，一種優(yōu)選的Si元素的含量為低合金高強高韌鋼中包含 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，從而可以提高該低合金高強高韌鋼的硬度，并改善淬火性能。本發(fā)明實施例中，一種優(yōu)選的Mn元素的含量為低合金高強高韌鋼中包含 0. 70wt*% 0. 85wt% 的 Mn 兀素。0. 60wt*% I. 10wt*%的 Cr 兀素。本發(fā)明實施例中，通過將Cr元素含量控制在0. 60wt% I. 10wt%的范圍內，以提高淬火性和抗回火軟化能力，同時避免碳化物粗化而導致的韌性降低。本發(fā)明實施例中，一種優(yōu)選的Cr元素的含量為低合金高強高韌鋼中包含 0. 80wt*% I. OOwt%的 Cr 兀素。0. 50wt*% I. OOwt1^的 Ni 兀素。本發(fā)明實施例中，由于Ni是ー種奧氏體形成単元，能夠提高強度而且又保持良好的塑性和韌性，但過多則會影響延展性，因此將Ni元素含量控制在0. 50wt% I. OOwt %的范圍內。本發(fā)明實施例中，一種優(yōu)選的Ni元素的含量為低合金高強高韌鋼中包含 0. 60wt % 0. 90wt % 的 Ni 元素。0. 20wt *% () 60wt % 的 Mo 兀素。本發(fā)明實施例中，通過將Mo元素含量控制在0. 20wt% 0. 60wt%的范圍內，細化鋼的晶粒，并以碳化物的形式析出，從而提高低合金高強高韌鋼的強度，同時與Si元素結合提高抗腐蝕性和抗氧化性。本發(fā)明實施例中，一種優(yōu)選的Mo元素的含量為低合金高強高韌鋼中包含
0.30wt *% () 50wt % 的 Mo 兀素。優(yōu)選的，該低合金高強高韌鋼中還包括0. 0005wt% 0. 01wt%的稀土元素。本發(fā)明實施例中，通過添加少量稀土元素，從而細化晶粒，并變質夾雜物，提高綜合性能。本發(fā)明實施例中，一種優(yōu)選的稀土元素包括La元素。不可避免的雜質。例如，該不可避免的雜質可以為S、P、A1等雜質元素；此外，需要控制S、P、A1等雜質元素在較低的范圍內，如低合金高強高韌鋼中包含的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。實施例一基于上述低合金高強高韌鋼的成分和含量，本發(fā)明實施例一提供ー種低合金高強高韌鋼的生產方法，以實現(xiàn)屈服強度IOOOMPa級的低合金高強高韌鋼；且該低合金高強高韌鋼能夠解決合金化學元素含量、材料成型工藝、增加強度級別等問題；該方法通過對鑄態(tài)材料進行大變形鍛造成型處理，鍛造能破碎鑄態(tài)組織，細化晶粒，增加位錯密度，提高強度， 同時愈合一些鑄造形成的缺陷，防止塑韌性降低；對鍛造后的鍛件進行淬火+高溫回火熱處理，獲得回火索氏體組織，能獲得很高的韌性，同時保持較高的強度。如圖I所示，該低合金高強高韌鋼的生產方法包括以下步驟步驟101，鑄造工序根據上述的低合金高強高韌鋼的成分和含量進行鑄造，得到低合金鋼鑄錠。本發(fā)明實施例中，該低合金高強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。本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，該低合金高強高韌鋼包括0. 20wt% O. 25wt% 的C元素。本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，該低合金高強高韌鋼包括0. 40wt% O. 60wt% 的Si元素。本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，該低合金高強高韌鋼包括0. 70wt% O. 85wt% 的Mn元素ο本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，該低合金高強高韌鋼包括0. 80wt% I. OOwt% 的Cr元素。本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，該低合金高強高韌鋼包括0. 60wt% O. 90wt% 的Ni元素。本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，該低合金高強高韌鋼包括0. 30wt% O. 50wt% 的Mo元素。本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，該低合金高強高韌鋼還包括0.0005Wt% O. Olwt%的稀土元素；本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，該稀土元素包括La元素。步驟102，鍛造工序將上述低合金鋼鑄錠進行鍛造，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，熱處理工序將上述鍛造成型的鍛件升溫至900°C 940°C進行正火，經過正火處理后升溫至880°C 920°C進行淬火，經過淬火處理后升溫至530°C 600°C進行高溫回火，得到低合金高強高韌鋼。本發(fā)明實施例中，正火的保溫時間為I 3小時,淬火的保溫時間為I 3小時， 高溫回火的保溫時間為2 4小時。以下結合具體的實施方式對本發(fā)明實施例進行詳細說明。實施例二步驟I、鑄造如表I所示成分的低合金高強高韌鋼鑄錠，且鑄錠的規(guī)格為 Φ 100 X 110mm，控制熔煉和澆注的工藝。表I低合金鋼化學成分(wt % )
權利要求
1.一種低合金高強高韌鋼，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。
2.如權利要求I所述的低合金高強高韌鋼，其特征在于，包括O. 20wt % O. 25wt % 的 C 元素。
3.如權利要求I所述的低合金高強高韌鋼，其特征在于，包括O. 40wt % O. 60wt % 的 Si 兀素。
4.如權利要求I所述的低合金高強高韌鋼，其特征在于，包括O. 70wt% O. 85wt% 的 Mn 兀素。
5.如權利要求I所述的低合金高強高韌鋼，其特征在于，包括O. 80wt% I. OOwt% 的 Cr 兀素。
6.如權利要求I所述的低合金高強高韌鋼，其特征在于，包括O. 60wt % O. 90wt % 的 Ni 元素。
7.如權利要求I所述的低合金高強高韌鋼，其特征在于，包括O. 30wt % O. 50wt % 的 Mo 兀素。
8.如權利要求1-7任一項所述的低合金高強高韌鋼，其特征在于，所述低合金高強高韌鋼還包括0. 0005wt% O. 01wt%的稀土元素。
9.如權利要求8所述的低合金高強高韌鋼，其特征在于，所述稀土元素包括La元素。
10.一種低合金高強高韌鋼的生產方法，其特征在于，包括鑄造工序根據權利要求1-8任一項所述的低合金高強高韌鋼的成分和含量進行鑄造，得到低合金鋼鑄錠；鍛造工序將上述低合金鋼鑄錠進行鍛造，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% ；熱處理工序將上述鍛造成型的鍛件升溫至90(TC 940°C進行正火，經過正火處理后升溫至880°C 920°C進行淬火，經過淬火處理后升溫至530°C 600°C進行高溫回火，得到低合金高強高韌鋼。
11.如權利要求10所述的生產方法，其特征在于，所述正火的保溫時間為I 3小時，所述淬火的保溫時間為I 3小時，所述高溫回火的保溫時間為2 4小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低合金高強高韌鋼及其生產方法，該方法包括鑄造工序按照以下成分和含量進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；鍛造工序將上述低合金鋼鑄錠進行鍛造，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％；熱處理工序將上述鍛造成型的鍛件升溫至900℃～940℃進行正火，經過正火處理后升溫至880℃～920℃進行淬火，經過淬火處理后升溫至530℃～600℃進行高溫回火，得到低合金高強高韌鋼。本發(fā)明實施例中，該低合金高強高韌鋼具有高強度和高韌性。
文檔編號C21D8/00GK102605271SQ20121009168
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權日2012年3月31日
發(fā)明者朱文旭, 李 杰, 邵威 申請人:三一集團有限公司