一種高強(qiáng)高韌鍛件用鋼的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高強(qiáng)高韌鍛件用鋼的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：1）冶煉澆注：電弧爐內(nèi)依次添加鐵水、廢鋼，控制氧的含量小于0.015％的范圍，并進(jìn)行精煉及真空脫氣處理；成分滿足要求后氬氣保護(hù)澆注成鑄坯；2）鍛造：將鑄坯加熱至1220-1250℃，保溫2-4小時(shí)，然后進(jìn)行鍛造，終鍛溫度為960-970℃，3）熱處理：將鍛件加熱至920-930℃，保溫1-2小時(shí)，然后進(jìn)行水淬；再將其加熱至890-900℃，保溫1-2小時(shí)，然后再進(jìn)行水淬；然后加熱到回火溫度260-270℃，保溫3-4小時(shí)進(jìn)行回火處理。
【專利說(shuō)明】一種高強(qiáng)高韌鍛件用鋼的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高強(qiáng)高韌鍛件用鋼的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，若提高零件的強(qiáng)度后，能夠達(dá)到零部件乃至整機(jī)的結(jié)構(gòu)輕量化，設(shè)備運(yùn)行高效化，節(jié)能等一系列效果，而提高鍛件的強(qiáng)度也能帶來(lái)明顯好處。由于鍛件的尺寸一般較大，生產(chǎn)過(guò)程具有特殊性，在一定程度上效果更顯著。
[0003]迄今為止，提高超高強(qiáng)度合金鋼性能的難點(diǎn)是提高動(dòng)、靜疲勞性能。所謂動(dòng)、靜疲勞性能，分別指動(dòng)態(tài)疲勞性能，即通常的疲勞性能和延遲斷裂性能，即靜態(tài)疲勞性能。如眾所周知的抗拉強(qiáng)度超過(guò)一定值，通常為1200MPa，鋼的疲勞強(qiáng)度飽和或下降，疲勞強(qiáng)度值趨于離散。例如將低溫回火馬氏體鋼的抗拉強(qiáng)度由1000MPa提高至1500Mpa，其IO7次的疲勞強(qiáng)度將由500MPa增加至700MPa，疲勞強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度的比值確由約0.5降低至約0.4。而對(duì)于超高強(qiáng)度大型鍛件而言，由于目前沒(méi)有辦法提高合金鋼軋材的所有工藝技術(shù)，尤其是難以實(shí)現(xiàn)加工中的熱處理技術(shù)，在提高動(dòng)、靜疲勞性能的同時(shí)，仍需解決提高韌性的問(wèn)題。該問(wèn)題的解決有待本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)一步的探討、研究。
[0004]再有，目前鍛件鋼材若要提高其抗拉強(qiáng)度，就需要控制鋼材中氫(H)的含量。因?yàn)樵阡摬闹须S著氫(H)含量的提高，其鋼材的脆敏感性也將隨之提高。例如常溫、常壓環(huán)境條件下，當(dāng)鋼材的抗拉強(qiáng)度由1000MPa提高至由1400MPa時(shí)，由氫(H)而引起的鋼材進(jìn)入脆性環(huán)境的臨界強(qiáng)度，其氫(H)的含量，將由0.1ppm降至0.01ppm(百萬(wàn)分之一)。
[0005]由于積蓄在鋼材內(nèi)部氫(H)的擴(kuò)散、或集中也會(huì)引起鋼材脆性的變化，在上述情況下，當(dāng)鋼材承受靜止斷裂強(qiáng)度以下的拉應(yīng)力負(fù)荷時(shí)，鋼材也會(huì)突然發(fā)生斷裂-即靜疲勞-延遲斷裂。如以某一靜強(qiáng)度為界限，延遲斷裂強(qiáng)度的急劇降低，也是影響鋼材的高強(qiáng)度化中有待解決的又一個(gè)問(wèn)題。例如4340鋼的抗拉強(qiáng)度由1500MPa提高至1800MPa，其鋼材在水中的IOOh延遲斷裂強(qiáng)度將由1300MPa降低至700Mpa。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提出一種高強(qiáng)高韌鍛件用鋼的制備方法，該鋼通過(guò)改進(jìn)鋼的化學(xué)成分，以達(dá)到提高超高強(qiáng)度合金鋼鍛件的韌性，減少超高強(qiáng)度合金鋼鍛件疲勞強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度比值的下降程度，同時(shí)提高超高強(qiáng)度合金鋼鍛件的延遲斷裂強(qiáng)度的目的。
[0007]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種高強(qiáng)高韌鍛件用鋼的制備方法，所述鋼的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:C 0.05-0.07，Mn 1.1-1.5，Si 0.3-0.5，Cr 1.2-1.6，Ni 2.6-3.0, Mo 0.4-0.6，Nb0.2-0.4，V 0.05-0.15，Ti 0.1-0.3，S≤ 0.008，P ≤ 0.010，H ≤ 0.0005，余量為 Fe ;所述
制備方法包括如下步驟:
[0009]I)冶煉澆注:電弧爐內(nèi)依次添加鐵水、廢鋼，控制氧的含量小于0.015%的范圍，并進(jìn)行精煉及真空脫氣處理；成分滿足要求后氬氣保護(hù)澆注成鑄坯；[0010]2)鍛造:將鑄坯加熱至1220-1250°c，保溫2_4小時(shí)，然后進(jìn)行鍛造，終鍛溫度為960-970 °C,
[0011]3)熱處理:將鍛件加熱至920_930°C，保溫1-2小時(shí)，然后進(jìn)行水淬；再將其加熱至890-900°C，保溫1-2小時(shí)，然后再進(jìn)行水淬；然后加熱到回火溫度260-270°C，保溫3_4小時(shí)進(jìn)行回火處理。
[0012]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0013]通過(guò)對(duì)化學(xué)成分的調(diào)整和重新設(shè)計(jì)，提高了高強(qiáng)高韌鍛件用鋼的韌性，減少疲勞強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度比值的下降程度，同時(shí)提高延遲斷裂強(qiáng)度。
[0014]本發(fā)明鋼具有良好的力學(xué)性能，其軸向抗拉強(qiáng)度為1450_1530Mpa，室溫下對(duì)V型缺口做沖擊功試驗(yàn)75-130次，IO7次旋轉(zhuǎn)彎曲，其疲勞強(qiáng)度760-775MPa，疲勞強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度的比值大于0.5，在水中的IOOh延遲斷裂強(qiáng)度1505-1545MPa。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例一
[0016]一種高強(qiáng)高韌鍛件用鋼的制備方法，所述鋼的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:c 0.05，Mn 1.5，Si 0.3，Cr 1.6，Ni 2.6，Mo 0.6，Nb 0.2，V 0.15，Ti 0.1,S≤0.008，P≤0.010，H≤0.0005，余量為Fe ;所述制備方法包括如下步驟:
[0017]I)冶煉澆注:電弧爐內(nèi)依次添加鐵水、廢鋼，控制氧的含量小于0.015 %的范圍，并進(jìn)行精煉及真空脫氣處理；成分滿足要求后氬氣保護(hù)澆注成鑄坯；
[0018]2)鍛造:將鑄坯加熱至1220°C，保溫4小時(shí)，然后進(jìn)行鍛造，終鍛溫度為960°C，
[0019]3)熱處理:將鍛件加熱至920°C，保溫2小時(shí)，然后進(jìn)行水淬；再將其加熱至890°C，保溫2小時(shí)，然后再進(jìn)行水淬；然后加熱到回火溫度260°C，保溫4小時(shí)進(jìn)行回火處理。
[0020]實(shí)施例二
[0021]一種高強(qiáng)高韌鍛件用鋼的制備方法，所述鋼的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:c 0.07，Mn 1.1，Si 0.5，Cr 1.2，Ni 3.0, Mo 0.4，Nb 0.4，V 0.05，Ti 0.3，S≤0.008，P≤0.010，H≤0.0005，余量為Fe ;所述制備方法包括如下步驟:
[0022]I)冶煉澆注:電弧爐內(nèi)依次添加鐵水、廢鋼，控制氧的含量小于0.015%的范圍，并進(jìn)行精煉及真空脫氣處理；成分滿足要求后氬氣保護(hù)澆注成鑄坯；
[0023]2)鍛造:將鑄坯加熱至1250°C，保溫2小時(shí)，然后進(jìn)行鍛造，終鍛溫度為970°C，
[0024]3)熱處理:將鍛件加熱至930°C，保溫I小時(shí)，然后進(jìn)行水淬；再將其加熱至900°C，保溫I小時(shí)，然后再進(jìn)行水淬；然后加熱到回火溫度270°C，保溫3小時(shí)進(jìn)行回火處理。
[0025]實(shí)施例三
[0026]一種高強(qiáng)高韌鍛件用鋼的制備方法，所述鋼的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:c 0.06，Mn 1.3，Si 0.4，Cr 1.4，Ni 2.8，Mo 0.5，Nb 0.3，V 0.10，Ti 0.2，S≤0.008，P≤0.010，H≤0.0005，余量為Fe ;所述制備方法包括如下步驟:
[0027]I)冶煉澆注:電弧爐內(nèi)依次添加鐵水、廢鋼，控制氧的含量小于0.015%的范圍，并進(jìn)行精煉及真空脫氣處理；成分滿足要求后氬氣保護(hù)澆注成鑄坯；[0028]2)鍛造:將鑄坯加熱至1235°C，保溫3小時(shí)，然后進(jìn)行鍛造，終鍛溫度為965°C，
[0029]3)熱處理:將鍛件加熱至925°C，保溫1.5小時(shí)，然后進(jìn)行水淬；再將其加熱至895°C，保溫1.5小時(shí)，然后再進(jìn)行水淬；然后加熱到回火溫度265°C，保溫3.5小時(shí)進(jìn)行回火處理?！?br> 【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)高韌鍛件用鋼的制備方法，其特征在于，所述鋼的化學(xué)成分以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:C 0.05-0.07, Mn 1.1-1.5, Si 0.3-0.5, Crl.2-1.6, Ni 2.6-3.0, Mo.0.4-0.6，Nb 0.2-0.4，V 0.05-0.15，Ti 0.1-0.3，S≤ 0.008，P ≤0.010，H≤ 0.0005，余量為Fe ;所述制備方法包括如下步驟: O冶煉澆注:電弧爐內(nèi)依次添加鐵水、廢鋼，控制氧的含量小于0.015%的范圍，并進(jìn)行精煉及真空脫氣處理；成分滿足要求后氬氣保護(hù)澆注成鑄坯； 2)鍛造:將鑄坯加熱至1220-1250°C，保溫2_4小時(shí)，然后進(jìn)行鍛造，終鍛溫度為960-970 °C, 3)熱處理:將鍛件加熱至920-930°C，保溫1-2小時(shí)，然后進(jìn)行水淬；再將其加熱至890-900°C，保溫1-2小時(shí)，然后再進(jìn)行水淬；然后加熱到回火溫度260-270°C，保溫3_4小時(shí)進(jìn)行回火處理。
【文檔編號(hào)】C22C33/04GK103789668SQ201210433378
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月2日
【發(fā)明者】談祁祥 申請(qǐng)人:無(wú)錫市金蕩機(jī)械廠