專利名稱：：一種扁鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種扁鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
：申請人:為了研制一種承受小能量多次快速沖擊負(fù)荷的部件，如拋殼器、高周次小能量多次沖擊抗力是以強(qiáng)度為主，要求一定的塑性和韌性相配合。該鋼的力學(xué)性能要求為Rm>1500Mpa，Aku>90J?，F(xiàn)有扁鋼的抗拉強(qiáng)度Rm與沖擊值A(chǔ)KU偏低，經(jīng)熱處理后，達(dá)不到承受小能量多次快速沖擊負(fù)荷的部件對鋼材的要求。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有扁鋼的上述不足，本發(fā)明提供一種塑性和韌性高的扁鋼，本發(fā)明的扁鋼的力學(xué)性能較高，經(jīng)過熱處理后，達(dá)到承受小能量多次快速沖擊負(fù)荷的部件對鋼材的要求。本發(fā)明的構(gòu)思是根據(jù)其對材料的高強(qiáng)韌性匹配的要求，考慮工藝性能及適宜的性價比，結(jié)合材料設(shè)計的基本原理，分析各組成元素對材料強(qiáng)度和韌性的影響規(guī)律，通過微合金化，使材料得到低碳馬氏體和均勻分布的彌散合金碳化物的組織，控制鋼的奧氏體晶粒度細(xì)于8級。為得到低碳馬氏體組織，鋼中的碳含量應(yīng)少于0.30%，考慮到性價比，研究用鋼以Mn為主要合金化元素，Mn能顯著地增加鋼的淬透性和提高鋼的抗拉強(qiáng)度，使鋼保持高的沖擊韌性。合金元素Mn、Si、Ni等的原子半徑與Fe的原子半徑近似，因而這些元素能與Fe形成無限固熔體，這些元素加入鋼中不會造成晶格發(fā)生強(qiáng)烈畸變而降低鋼的沖擊韌性，這些元素強(qiáng)化鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度，同時又不降低沖擊韌性。為滿足高強(qiáng)韌性的要求，材料擬以Mn、Si、Ni為主要合金元素，為細(xì)化晶粒加入適量的Ti也是適宜的。在碳含量低于0.30%的情況，要使鋼的抗拉強(qiáng)度在1500Mpa以上，鋼中錳含量應(yīng)在2.8-3.0%，錳含量過高會降低鋼的韌性。硅對含3%Mn鋼性能有著良好的影響，在200°C回火時，硅能顯著地提高沖擊韌性，并便鋼的回火脆性范圍向較高溫度方向移動，這是由于硅提高了馬氏體的回火穩(wěn)定性。硅含量在1.0-1.5%為宜，鎳對鋼的綜合性能有良好的影晌，鎳與其它元素結(jié)合起來能增加鋼的淬透性、強(qiáng)度、韌性。從經(jīng)濟(jì)方面考慮鎳控制在1%左右。本高強(qiáng)韌鋼的成分的質(zhì)量百分配比為C:0.170.25%Si:1.001.50%Mn:2.003.50%Ni:1.001.50%Ti:0.030.10%其余為Fe與不可避免的雜質(zhì)。經(jīng)過澆鑄、鋼錠退火、反復(fù)不少于三次的先鐓粗后再撥長鍛造與再退火處理，其抗拉強(qiáng)度Rm達(dá)到1250Mpa，沖擊值A(chǔ)KU達(dá)到118J，其再經(jīng)淬火與低溫回火的鋼板強(qiáng)韌化熱處理后，鋼材的抗拉強(qiáng)度Rm達(dá)到1570Mpa，沖擊值A(chǔ)KU達(dá)到118136J。鋼板強(qiáng)化淬火與低溫回火工藝制度為850900°CX40分油淬150200°CX120分回空。隨著材料強(qiáng)度的大幅度提高，鋼板抗拉強(qiáng)度要求大于1500Mpa，材料對表面缺陷如裂紋、夾雜及表面加工造成的缺陷顯得非常敏感。降低材料的缺陷敏感性，提高鋼的斷裂韌性，改善高強(qiáng)度鋼的韌性，提高其在工作條件下的安全性和可靠性，就必須降低鋼中雜質(zhì)、氣體及有害雜質(zhì)元素的含量。高質(zhì)量冶煉技術(shù)和合理的熱變形加工技術(shù)是提高鋼的純凈度和致密度的關(guān)鍵。本高強(qiáng)韌鋼的制造方法的包括下述依次的各步驟(一)真空感應(yīng)爐冶煉在真空感應(yīng)爐冶煉，選用的原料為高純度的純鐵，純鐵中C、S、P及有害元素均不大于30PPm;選用的錳鐵、硅鋼、鎳板及原材料均經(jīng)烘烤、干燥、清潔，鋼水成分的質(zhì)量百分配比達(dá)下述要求出鋼C:0.170.25%Si:1.001.50%Mn:2.003.50%Ni:1.001.50%Ti:0.030.10%其余為Fe與不可避免的雜質(zhì)。(二)澆鑄將上述的鋼水鑄成圓柱形鋼錠，鋼錠一般大頭直徑①105毫米，小頭直徑①75毫米。澆注系統(tǒng)做到清潔干燥，錠模內(nèi)壁平滑無凹凸不平。(三)鋼錠退火將鋼錠冷卻室溫，熱裝入退火爐(一般是井式退火爐)進(jìn)行退火處理，在59069(TC保溫不低于4小時，鋼錠在爐內(nèi)冷卻，鋼錠溫度不高于40(TC，再將鋼錠取出在空氣中自然冷卻。(四)鍛造將退火后的鋼錠在加熱爐內(nèi)加熱到1180120(TC，保溫不小于3小時取出。將加熱的鋼錠用十字鍛造法(采用十字鍛造方法，使鋼具有良好的等向性。橫向韌性和塑性分別為縱向的78%和93%，對提高拋殼器的使用壽命是有益的。)按照要求鍛造成型。先鐓粗后再撥長，再鐓粗再撥長，如此反復(fù)加熱、保溫、鍛造鐓粗再撥長不少于3次，最后一次的鍛造溫度為85(TC92(TC，(是指終鍛溫度)一般達(dá)880°C士2(TC，最后鍛成扁鋼。鍛成扁鋼后在空氣中緩慢冷至室溫。(五)退火將冷卻后的扁鋼在退火爐中，加熱到68(TC，保溫45小時的退火處理。(六)鋼材試樣熱處理及性能檢驗從扁鋼上取其毛坯進(jìn)行淬火與低溫回火處理，制度為850900°CX40分油淬150200°CX120分回空。試樣制成①25毫米拉伸試棒及10X10X55mm的沖擊試樣，淬火低溫回火工藝后鋼材的抗拉強(qiáng)度Rm達(dá)到1570Mpa，沖擊值A(chǔ)KU達(dá)到118136J。本發(fā)明制造的扁鋼經(jīng)淬火與低溫回火熱處理后，鋼材的抗拉強(qiáng)度Rm達(dá)到1570Mpa，沖擊值A(chǔ)KU達(dá)到118136J。可滿足承受小能量多次快速沖擊負(fù)荷的部件對材料的要求。具體實施例方式下面結(jié)合實施例詳細(xì)說明本高強(qiáng)韌扁鋼及其制造方法的具體實施方式，但本高強(qiáng)韌扁鋼及其制造方法的具體實施方式不局限于下面的實施例。鋼板實施例本高強(qiáng)韌扁鋼實施例的主要特征是[OO33](—)其成分的質(zhì)量百分配比為C:0.19%Si:1.1%Mn:2.6%Ni:1.6%Ti:0.06%P:0.012S:0.0100:0.0015N:0.0027其余為Fe與不可避免的雜質(zhì)。(二)經(jīng)過真空感應(yīng)爐冶煉，十字鍛造成材，退火后，其抗拉強(qiáng)度Rm達(dá)到1250Mpa，沖擊值A(chǔ)KU達(dá)到118J。試樣經(jīng)淬火低溫回火，工藝制度為850900°CX40分油淬150200°CX120分回空，鋼板強(qiáng)韌化熱處理后，鋼材的抗拉強(qiáng)度Rm達(dá)到1570Mpa，沖擊值A(chǔ)KU達(dá)到118136J。其低倍組織(級)見表1表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>超聲波檢驗結(jié)果未發(fā)現(xiàn)3mm以上的缺陷，檢測結(jié)果合格。鋼板制造實施例本實施例制造的是上述的鋼板實施例。其制造方法為下述依次的步驟[OO43](—)真空感應(yīng)爐冶煉真空感應(yīng)爐的公稱容量為200kg。實裝爐量為130kg。將純鐵120kg.(型號為YT01)加到真空感應(yīng)爐中冶煉，所有原材料均經(jīng)烘烤、干燥、清潔。冶煉所加的錳鐵牌號為FeMn78C8.0，加入4.5kg，硅鐵牌號為FeSi75A，加入1.9kg，鎳板加入量為2.lkg，鈦合金牌號為FeTi30A，加入0.43kg。鋼水成分的質(zhì)量百分配比目標(biāo)要求C:0.19%Si:1.1%Mn:2.6%Ni:1.6%Ti:0.06%P:0.012S:0.0100:0.0015N:0.0027其余為Fe與不可避免的雜質(zhì)。鋼中含量目標(biāo)《20卯m，[N]含量《40卯m。(二)澆鑄將上述的鋼水鑄成大頭直徑①105毫米，小頭直徑①75毫米鋼錠。(三)鋼錠退火將鋼錠冷卻到0士20。C熱裝入井式退火爐進(jìn)行退火處理，在590690。C保溫4小時30分鐘，鋼錠在爐內(nèi)冷卻至40(TC，將鋼錠取出在空氣中自然冷卻。(四)鍛造將退火后的鋼錠在室式加熱爐內(nèi)加熱到1180120(TC，保溫3小時取出。將加熱的鋼錠在電液錘上用十字鍛造法按照要求鍛造成型。先鐓粗后再撥長，鐓粗再撥長，如此反復(fù)加熱、保溫、鍛造鐓粗再撥長4次，第四次的鍛造溫度為88(TC(測溫儀測量)最后鍛成55X150X650mm扁鋼。鍛成扁鋼后在空氣中緩慢冷4小時，最后溫度不高于40°C。(五)退火將冷卻后的扁鋼在退火爐中，加熱到600680°C，保溫4小時的退火處理，在爐內(nèi)冷卻。(六)鋼材試樣熱處理及性能檢驗從扁鋼上取其毛坯進(jìn)行淬火與低溫回火處理，制度為850900°CX40分油淬150200°CX120分回空。試樣制成①25毫米拉伸試棒及10X10X55mm的沖擊試樣，淬火低溫回火工藝后鋼材的抗拉強(qiáng)度Rm達(dá)到1570Mpa，沖擊值A(chǔ)KU達(dá)到118136J。其低倍組織(級)見表2(低倍組織檢驗與探傷檢驗不需要熱處理，而性能檢驗是對鋼材的小試樣進(jìn)行熱處理并檢測性能。)表2一般疏中心錠型皮下一般點(diǎn)狀邊沿點(diǎn)狀松疏松偏析氣泡偏析偏析110000超聲波檢驗結(jié)果未發(fā)現(xiàn)3mm以上的缺陷，檢測結(jié)果合格。權(quán)利要求一種扁鋼，其特征是(一)其成分的質(zhì)量百分配比為C0.17～0.25％Si1.00～1.50％Mn2.00～3.50％Ni1.00～1.50％Ti0.03～0.10％其余為Fe與不可避免的雜質(zhì)；(二)經(jīng)過澆鑄、鋼錠退火、反復(fù)不少于三次的先鐓粗后再撥長鍛造。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁鋼，其持征是其再經(jīng)淬火與低溫回火的鋼板強(qiáng)韌化熱處理后，鋼材的抗拉強(qiáng)度Rm達(dá)到1570Mpa，沖擊值A(chǔ)KU達(dá)到118136J;鋼板強(qiáng)化淬火與低溫回火工藝制度為850900°CX40分油淬150200°CX120分回空。3.權(quán)利要求1所述的扁鋼的制造方法，它包括下述依次的步驟(一)真空感應(yīng)爐冶煉在真空感應(yīng)爐冶煉，選用的原料為高純度的純鐵，純鐵中C、S、P及有害元素均不大于30PPm;選用的錳鐵、硅鋼、鎳板及原材料均經(jīng)烘烤、干燥、清潔，鋼水成分的質(zhì)量百分配比達(dá)下述要求出鋼C:0.170.25%Si:1.001.50%Mn:2.003.50%Ni:1.001.50%Ti:0.030.10%其余為Fe與不可避免的雜質(zhì)；(二)澆鑄將上述的鋼水鑄成圓柱形鋼錠，澆注系統(tǒng)做到清潔干燥，錠模內(nèi)壁平滑無凹凸不平；(三)鋼錠退火將鋼錠冷卻室溫，熱裝入退火爐進(jìn)行退火處理，在59069(TC保溫不低于4小時，鋼錠在爐內(nèi)冷卻，鋼錠溫度不高于40(TC，再將鋼錠取出在空氣中自然冷卻；(四)鍛造將退火后的鋼錠在加熱爐內(nèi)加熱到1180120(TC，保溫不小于3小時取出；將加熱的鋼錠用十字鍛造法按照要求鍛造成型，先鐓粗后再撥長，再鐓粗再撥長，如此反復(fù)加熱、保溫、鍛造鐓粗再撥長不少于3次，最后一次的鍛造溫度為85(TC92(TC，最后鍛成扁鋼，鍛成扁鋼后在空氣中緩慢冷至室溫。全文摘要一種扁鋼及其制造方法。扁鋼的成分為C0.17～0.25％；Si1.00～1.50％；Mn2.00～3.50％；Ni1.00～1.50％；Ti0.03～0.10％；其余為Fe與不可避免的雜質(zhì)；經(jīng)過澆鑄、鋼錠退火、反復(fù)不少于三次的先鐓粗后再撥長鍛造與再退火，試樣經(jīng)淬火與低溫回火，Rm達(dá)到1570MPa，AKU達(dá)到118～136J。制造方法是(一)真空感應(yīng)爐冶煉按照成分要求冶煉；(二)澆鑄將鋼水鑄成鋼錠；(三)鋼錠退火在590～690℃保溫不低于4小時；(四)鍛造鋼錠在1180～1200℃保溫不小于3小時，先鐓粗后再撥長如此反復(fù)加熱、保溫、鍛造鐓粗再撥長不少于3次；(五)退火。本發(fā)明制造的扁鋼的試樣，經(jīng)淬火與低溫回火，Rm達(dá)到1570MPa，AKU達(dá)到118～136J。文檔編號C21D1/18GK101693980SQ20091007567公開日2010年4月14日申請日期2009年9月30日優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日發(fā)明者孟傳峰,杜義,許洪新申請人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司;