專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)碳化物貝氏體低溫鑄鋼的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低溫用鋼的制造方法，更具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及具有無(wú)碳化物貝氏體 的低溫鑄鋼的制造方法。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)外對(duì)低溫鋼研究較多的是軋材，對(duì)鑄材研究得較少。就軋材和鑄材相比，在同 樣的化學(xué)成分和熱處理的條件下，鑄材的性能低于軋材。鑄態(tài)鋼的晶粒比較粗大，并且其鑄 態(tài)組織經(jīng)常出現(xiàn)如縮孔、縮松、微裂紋等鑄造缺陷，這些因素都會(huì)使鋼的機(jī)械性能降低。這 種現(xiàn)象不僅在常溫下存在，在低溫條件下同樣存在。應(yīng)用于石油、化工、冶金等工業(yè)部門(mén)的 許多低溫機(jī)械設(shè)備，如泵、閥、管路和容器等具有特殊形狀的部件，只能通過(guò)鑄造生產(chǎn)才能 制備。國(guó)內(nèi)外所用的鑄造低溫鋼，普遍采用鉻鎳奧氏體不銹鋼。該類(lèi)鋼種具有良好的低溫 韌度，但屈服強(qiáng)度低。以硬相馬氏體強(qiáng)化韌而軟的鐵素體基體的貝氏體具有優(yōu)異的綜合性 能，成為奧氏體低溫鑄鋼的潛在替代鋼種。然而，貝氏體鋼中的碳化物和殘余奧氏體在低溫 工作條件下會(huì)大大降低低溫鋼的低溫性能。黃巖，黑祖昆在第29卷第2期大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)(文章編號(hào) 1006-7736(2003)02-0075-03)上發(fā)表了名為《無(wú)碳化物貝氏體鋼低溫韌性》的論文，其中公 開(kāi)了一種沒(méi)有殘余奧氏體和碳化物、強(qiáng)韌性綜合指標(biāo)較好的貝氏體組織。然而其制造方法 卻作為技術(shù)秘密迄今未被公開(kāi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供無(wú)碳化物和殘余奧氏體的具有良好的綜合低溫機(jī)械性能的貝氏 體低溫鑄鋼的制造方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下發(fā)明人提供的無(wú)碳化物貝氏體低溫鑄鋼的制造方法，是將具有下述成分的材料， 采用中溫淬火+高溫回火的方式進(jìn)行鑄鋼制造，碳0. 03% 0. 05%
娃0. 0. 5%
錳0. 4% 0. 6%
硫少于0. 03%
磷少于0. 03%
鎳5. 0% 6. 0%
鉬0. 0. 2%
鐵其余以上所述百分比均為重量百分比；其關(guān)鍵技術(shù)在于①所述的中溫淬火溫度是850°C，介質(zhì)為水，水溫25°C 65°C ；
②所述的高溫回火溫度為700°C。采用上述方法所得的低溫鑄鋼在常溫及低溫沖擊試驗(yàn)的數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，表1常溫及低溫沖擊韌度 由表1中的試驗(yàn)結(jié)果可以得出，在低溫工作條件下，無(wú)碳化物貝氏體低溫鑄鋼的 沖擊韌度大于國(guó)際上通用的charpyV型缺口沖擊試樣的沖擊韌度2. 07J的指標(biāo)。在_80°C 時(shí)，無(wú)碳化物貝氏體低溫鑄鋼的沖擊韌度大于最低要求沖擊韌度的2倍。用于低溫機(jī)械的 鋼材，最重要的機(jī)械性能指標(biāo)是沖擊韌度。無(wú)碳化物貝氏體低溫鑄鋼的沖擊韌度適合應(yīng)用 在-80°C以上低溫范圍的用鋼的韌性指標(biāo)。表2是采用上述方法所得的低溫鑄鋼的拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)，表2拉伸性能 由表2中的試驗(yàn)結(jié)果可知，這種無(wú)碳化物貝氏體低溫鑄鋼在常溫下，其強(qiáng)度指標(biāo) (6 b)達(dá)到了強(qiáng)度最高的鑄造碳鋼ZG55的指標(biāo)(6 b≥650MPa)，而其塑性指標(biāo)(S，V)則 達(dá)到或接近塑性最好的鑄造碳鋼ZG15的指標(biāo)(S 5≥25%，V≥40% )。鑄件中，雖然少量穩(wěn)定殘余奧氏體的存在有助于提高低溫鑄鋼的沖擊韌度，可一 旦這部分殘余奧氏體在低溫工況條件下轉(zhuǎn)化成馬氏體，在其附近就會(huì)產(chǎn)生微裂紋，這些微 裂紋將會(huì)大大降低鋼的沖擊韌度。對(duì)采用上述方法所得的低溫鑄鋼X射線衍射分析可以得 出，無(wú)碳化物貝氏體低溫鑄鋼中沒(méi)有殘余奧氏體存在。本發(fā)明無(wú)碳化物貝氏體低溫鑄鋼的 熱處理工藝采用850°C中溫淬火，介質(zhì)為水，水溫25°C 65°C ；700°C高溫回火，并且在合金 設(shè)計(jì)時(shí)，把碳的含量控制在0. 03% 0. 05%范圍，得到了經(jīng)過(guò)熱處理后無(wú)殘余奧氏體的理 想組織。從根本上確定了該鋼種在低溫下使用的可靠性。


圖1是本發(fā)明所述方法制得的無(wú)碳化物貝氏體低溫鑄鋼的顯微組織。其中黑條塊是馬氏體，白條塊是鐵素體，這是典型的貝氏體組織，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)碳化物 的存在。貝氏體是一種較特殊的顯微組織。在熱處理過(guò)程中無(wú)碳化物貝氏體低溫鑄鋼過(guò)冷 至中溫區(qū)域，這個(gè)過(guò)程可以是以等溫形式發(fā)生，也可以采用連續(xù)冷卻的方式。從無(wú)碳化物 貝氏體低溫鑄鋼的顯微組織可以看到，無(wú)碳化物貝氏體低溫鋼的貝氏體是以擴(kuò)散方式形成 的，具有非共格界面。高溫淬火溫度保證了碳原子在擴(kuò)散系數(shù)很大時(shí)，從a相中脫溶，通過(guò) 鐵素體奧氏體的相界面向奧氏體擴(kuò)散，形成了由板條鐵素體夾以由富碳奧氏體轉(zhuǎn)變形成的 馬氏體。奧氏體已全部轉(zhuǎn)變成馬氏體，從根本上保證了顯微組織在低溫工作狀態(tài)時(shí)是穩(wěn)定的。
具體實(shí)施例方式
無(wú)碳化物貝氏體低溫鑄鋼的制造方法，是將具有下述成分的材料，采用中溫淬火+ 高溫回火的方式進(jìn)行鑄鋼制造，碳0. 03%- 0. 05%
娃0. 1%-,0. 5%
錳0. 4%-,0. 6%
硫少于0. 03%
磷少于0. 03%
鎳5. 0%-‘6. 0%
鉬0. 1%-,0. 2%
鐵其余 以上所述百分比均為重量百分比；所述的中溫淬火溫度是850°C，介質(zhì)為水，水溫 25°C 65°C ；所述的高溫回火溫度為700°C。
權(quán)利要求
無(wú)碳化物貝氏體低溫鑄鋼的制造方法，是將具有下述成分的材料，采用中溫淬火+高溫回火的方式進(jìn)行鑄鋼制造，碳0.03％～0.05％硅0.1％～0.5％錳0.4％～0.6％硫少于0.03％磷少于0.03％鎳5.0％～6.0％鉬0.1％～0.2％鐵其余以上所述百分比均為重量百分比；其特征在于所述的中溫淬火溫度是850℃，介質(zhì)為水，水溫25℃～65℃；所述的高溫回火溫度為700℃。
全文摘要
無(wú)碳化物貝氏體低溫鑄鋼的制造方法，將具備下列組分的材料(按重量百分比)碳0.03％-0.05％、硅0.1％-0.5％、錳0.4％-0.6％、硫少于0.03％、磷少于0.03％、鎳5.0％-6.0％、鉬0.1％-0.2％、其余為鐵，中溫淬火加高溫回火制備鑄鋼。在中溫淬火時(shí)，剩余奧氏體全部轉(zhuǎn)變成馬氏體，沒(méi)有殘余奧氏體存在，得到了綜合機(jī)械性能良好的貝氏體組織，從根本上確定了該鋼種在低溫下使用的可靠性。
文檔編號(hào)C21D1/18GK101851699SQ20101020300
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月12日
發(fā)明者黃巖 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)