一種高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工程機(jī)械向大型化、輕量化發(fā)展，對(duì)工程機(jī)械構(gòu)件材料的強(qiáng)韌性要求更為突出，從而促進(jìn)了工程機(jī)械用鋼的開發(fā)和生產(chǎn)不斷向更高強(qiáng)度級(jí)別、更優(yōu)的綜合性能方向發(fā)展。
[0003]“屈服強(qiáng)度彡550MPa的超厚工程機(jī)械用鋼及生產(chǎn)方法”(CN103540850A)專利技術(shù)，其化學(xué)成分及其含量是:c 為 0.07-0.llwt%，Mn 為 1.35-1.60wt%, Si 為 0.25-0.5wt%, Nb 為
0.04-0.06wt%,Ti 為 0.005-0.018wt%,P 彡 0.020wt%,S 彡 0.010wt%, Cr 為 0.25-0.35wt%,B為0.0008-0.0020wt%，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。該技術(shù)軋后采用水冷+回火處理，工藝復(fù)雜，成本高，且性能較低，屈服強(qiáng)度> 550MPa。
[0004]“一種超高強(qiáng)度鋼板及其生產(chǎn)方法”(CN103725985A)專利技術(shù)，其化學(xué)成分及其含量是:c 為 0.14-0.2wt%, Si 為 0.2-0.5wt%,Mn 為 0.6-1.0wt%, P ^ 0.010wt%, S 彡 0.006wt%,Al 為 0.02-0.05wt%, Cr 為 0.3-0.8wt%, Mo 為 0.3-0.6wt%, Ni 為 0.3-1.0wt%, Nb 為
0.01-0.05wt%, Ti為0.01-0.05wt%，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)，碳當(dāng)量為0.59-0.64。該鋼中添加了較多的Cr、Mo和Ni等合金元素，控制軋制和控制冷卻后還需調(diào)質(zhì)處理，生產(chǎn)工序較多和成本高。雖然屈服強(qiáng)度高達(dá)1200~1300MPa，但延伸率只有9~12%。
[0005]“一種屈服強(qiáng)度彡750MPa工程機(jī)械用鋼及其生產(chǎn)方法”(CN103305767A)技術(shù)專利，其化學(xué)成分及其含量是:c 為 0.07-0.llwt%，Mn 為 1.30-1.60wt%, Si 為 0.25-0.5wt%, Nb 為
0.04-0.06wt%,Ti 為 0.005-0.018wt%,P 彡 0.020wt%,S 彡 0.010wt%, Cr 為 0.25-0.35wt%,B為0.0008-0.0020wt%, Ca為0.001-0.005wt%。該技術(shù)的冶煉過程需要進(jìn)行鈣處理，軋后采用四段式冷卻方式，工藝控制復(fù)雜，穩(wěn)定性差。
[0006]綜上可以看出，目前生產(chǎn)的高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼通常添加較多的合金元素，軋后采用快速冷卻+熱處理工藝或者四段式冷卻工藝，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種生產(chǎn)成本低和工藝簡(jiǎn)單的高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼的制備方法，用該方法制備的高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼力學(xué)性能優(yōu)良。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉后連鑄成坯；對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度為1150~1250°C ;粗軋開軋溫度為1100~1150°C，精軋開軋溫度為915~960°C，終軋溫度為820~880°C ;軋后采用兩段式冷卻方式:第一段以3~6°C /s的冷卻速度冷卻到720~760°C，第二段以30~50°C /s的冷卻速度冷卻到560~600°C;卷取后空冷至室溫。
[0009]所述鑄坯的化學(xué)成分及其含量是:C為0.06-0.10wt%, Mn為1.35-1.55wt%, Si為0.35-0.50wt%, P ^ 0.02wt%, S ^ 0.01wt%, Ti 為 0.14-0.16wt%, Mo 為 0.10-0.15wt%, Nb為0.04-0.06wt%，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。
[0010]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
本發(fā)明采用熱軋和軋后兩段式冷卻方式，不需要進(jìn)行熱處理，工藝控制簡(jiǎn)單。軋后采用兩段式冷卻方式，第一段緩慢冷卻后鋼仍處于奧氏體相區(qū)，然后快速冷卻使快速冷卻段穿過鐵素體和珠光體相區(qū)，最終進(jìn)入貝氏體相區(qū)，獲得細(xì)小的貝氏體+鐵素體+珠光體組織；同時(shí)，控制微合金在快速冷卻段大量析出，獲得大量細(xì)小析出物，通過細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化改善鋼的性能。所制備的高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼的力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度為704~752MPa，抗拉強(qiáng)度829~893MPa，延伸率為19~21%。
[0011]因此，本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低和工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，所制備的高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼性能優(yōu)良。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0013]實(shí)施例1
一種高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼及其制備方法。其制備方法是:經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉后連鑄成坯；對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度為1150~1190°C ;粗軋開軋溫度為1100~1130°C，精軋開軋溫度為930~950°C，終軋溫度為820~850°C ;軋后采用兩段式冷卻方式:第一段以3~5°C /s的冷卻速度冷卻到720~750°C，第二段以35~40°C /s的冷卻速度冷卻到575~590°C;卷取后空冷至室溫。
[0014]本實(shí)施例所述鑄坯的化學(xué)成分及其含量是:C為0.06-0.08wt%, Mn為
1.40-1.45wt%, Si 為 0.35-0.40wt%, P 彡 0.02wt%, S 彡 0.01wt%, Ti 為 0.155-0.16wt%, Mo為0.12-0.14wt%, Nb為0.05-0.06wt%，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。
[0015]本實(shí)施例所制備的高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼的力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度為711~729MPa，抗拉強(qiáng)度為837~856MPa，延伸率為20.0-20.7%。
[0016]實(shí)施例2
一種高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼及其制備方法。其制備方法是:經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉后連鑄成坯；對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度為1170~1210°C ;粗軋開軋溫度為1120~1150°C，精軋開軋溫度為940~960°C，終軋溫度為840~870°C ;軋后采用兩段式冷卻方式:第一段以4~5°C /s的冷卻速度冷卻到735~760°C，第二段以45~50°C /s的冷卻速度冷卻到580~595°C;卷取后空冷至室溫。
[0017]本實(shí)施例所述鑄坯的化學(xué)成分及其含量是:C為0.08-0.10wt%, Mn為1.35-1.45wt%, Si 為 0.35-0.45wt%, P 彡 0.02wt%, S 彡 0.01wt%, Ti 為 0.15-0.155wt%, Mo為0.10-0.13wt%, Nb為0.04-0.05wt%，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。
[0018]本實(shí)施例所制備的高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼的力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度為716~737MPa，抗拉強(qiáng)度為845~867MPa，延伸率為19.6-20.2%。
[0019]實(shí)施例3
一種高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼及其制備方法。其制備方法是:經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉后連鑄成坯；對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度為1200~1250°C ;粗軋開軋溫度為1110~1140°C，精軋開軋溫度為920~945°C，終軋溫度為830~860°C ;軋后采用兩段式冷卻方式:第一段以3~4°C /s的冷卻速度冷卻到720~745°C，第二段以40~45°C /s的冷卻速度冷卻到560~580°C;卷取后空冷至室溫。
[0020]本實(shí)施例所述鑄坯的化學(xué)成分及其含量是:C為0.07-0.09wt%, Mn為
1.45-1.55wt%, Si 為 0.40-0.45wt%, P 彡 0.02wt%, S 彡 0.01wt%, Ti 為 0.145-0.15wt%, Mo為0.11-0.14wt%, Nb為0.05-0.06wt%，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。
[0021]本實(shí)施例所制備的高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼的力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度為732~752MPa，抗拉強(qiáng)度為874~893MPa，延伸率為19~19.6%。
[0022]實(shí)施例4
一種高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼及其制備方法。其制備方法是:經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉后連鑄成坯；對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度為1180~1220°C ;粗軋開軋溫度為1100~1130°C，精軋開軋溫度為915~935°C，終軋溫度為850~880°C ;軋后采用兩段式冷卻方式:第一段以5~6°C /s的冷卻速度冷卻到740~760°C，第二段以30~35°C /s的冷卻速度冷卻到585~600°C;卷取后空冷至室溫。
[0023]本實(shí)施例所述鑄坯的化學(xué)成分及其含量是:C為0.06-0.08wt%, Mn為
1.45-1.55wt%, Si 為 0.45-0.50wt%, P 彡 0.02wt%, S 彡 0.01wt%, Ti 為 0.14-0.145wt%, Mo為0.13-0.15wt%, Nb為0.04-0.05wt%，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。
[0024]本實(shí)施例所制備的高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼的力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度為704~725MPa，抗拉強(qiáng)度為829~846MPa，延伸率為20.5~21%。
[0025]本【具體實(shí)施方式】與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
本【具體實(shí)施方式】采用熱軋和軋后兩段式冷卻方式，不需要進(jìn)行熱處理，工藝控制簡(jiǎn)單。軋后采用兩段式冷卻方式，第一段緩慢冷卻后鋼仍處于奧氏體相區(qū)，然后快速冷卻使快速冷卻段穿過鐵素體和珠光體相區(qū)，最終進(jìn)入貝氏體相區(qū)，獲得細(xì)小的貝氏體+鐵素體+珠光體組織；同時(shí)，控制微合金在快速冷卻段大量析出，獲得大量細(xì)小析出物，通過細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化改善鋼的性能。所制備的高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼的力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度為704~752MPa，抗拉強(qiáng)度 829~893MPa，延伸率為 19~21%。
[0026]因此，本【具體實(shí)施方式】具有生產(chǎn)成本低和工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，所制備的高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼性能優(yōu)良。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼的制備方法，其特征在于所述制備方法是:經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉后連鑄成坯；對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度為1150~1250°C ;粗軋開軋溫度為1100~1150°C，精軋開軋溫度為915~960°C，終軋溫度為820~880°C ;軋后采用兩段式冷卻方式:第一段以3~6°C /s的冷卻速度冷卻到720~760°C，第二段以30~50°C /s的冷卻速度冷卻到560-600 0C ;卷取后空冷至室溫； 所述鑄坯的化學(xué)成分及其含量是:C為0.06-0.10wt%, Mn為1.35-1.55wt%，Si為0.35-0.50wt%, P 彡 0.02wt%, S 彡 0.01wt%, Ti 為 0.14-0.16wt%, Mo 為 0.10-0.15wt%, Nb為0.04-0.06wt%，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。
2.一種高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼，其特征在于所述高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼是根據(jù)權(quán)利要求1所述高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼的制備方法所制備的高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼及其制備方法。其技術(shù)方案是：經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉后連鑄成坯；對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度為1150~1250℃；粗軋開軋溫度為1100~1150℃，精軋開軋溫度為915~960℃，終軋溫度為820~880℃；軋后采用兩段式冷卻方式：第一段以3~6℃/s的冷卻速度冷卻到720~760℃，第二段以30~50℃/s的冷卻速度冷卻到560~600℃；卷取后空冷至室溫。所述鑄坯的化學(xué)成分及其含量是：C為0.06~0.10wt%，Mn為1.35~1.55wt%，Si為0.35~0.50wt%，P≤0.02wt%，S≤0.01wt%，Ti為0.14~0.16wt%，Mo為0.10~0.15wt%，Nb為0.04~0.06wt%，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低和工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，所制備的高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼性能優(yōu)良。
【IPC分類】C22C38-14, C21D8-00
【公開號(hào)】CN104532125
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410800686
【發(fā)明人】徐光 , 楊海林, 王敏, 胡海江, 周明星, 張益
【申請(qǐng)人】武漢科技大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月22日