本發(fā)明涉及一種鋼鐵制備方法，特別涉及一種汽車用鋼的制備方法。

背景技術(shù)：

汽車用鋼種類繁多，汽車工業(yè)的發(fā)展，對鋼鐵材料提出了更高的要求，但是在鋼鐵中增加其他改善性能的組分很容易在鋼鐵沖壓焊接過程中產(chǎn)生裂紋，影響產(chǎn)品質(zhì)量，此外汽車用鋼還存在冶煉周期長、出鋼過程鋁被氧化成al2o3顆粒夾雜，影響鋼的均一性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種汽車用鋼的制備方法，增加汽車用鋼的韌性。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述一種汽車用鋼制備方法，包括以下步驟：(1)電爐加熱到1100-1200℃時(shí)，將100-120份fe鐵粉加入電爐，供氧脫碳，保溫；(2)繼續(xù)加熱，到1400-1500℃時(shí)，按重量份計(jì)，將下列組分2-6份c、0.1-0.5份mn、0.1-1份pb、0.5-0.8份si、10-13份al、1.5-3份cr、0.05-0.1份s、0.1-0.2份w、0.05-0.3份v加入到電爐中，保溫，得到合金液；(3)將合金液轉(zhuǎn)移至精煉爐中，進(jìn)行脫氧、脫磷、排渣處理，降溫至1000-1100℃，加入0.01-0.02份石墨烯，保溫，澆鑄，得成品。

進(jìn)一步地，步驟(1)所述保溫時(shí)間為20-40min。

進(jìn)一步地，步驟(2)所述保溫時(shí)間為25-30min。

進(jìn)一步地，步驟(3)所述保溫時(shí)間為10-15min。

進(jìn)一步地，步驟(3)所述脫氧為使得氧氣含量小于600ppm。

進(jìn)一步地，步驟(3)所述脫磷為使得磷含量低于0.005％。

進(jìn)一步地，按重量份計(jì)，本發(fā)明制備的汽車用鋼制備過程中各組分用量為：110-120份fe、3-4份c、0.2-0.4份mn、0.3-0.8份pb、0.6-0.8份si、11-12份al、1.5-2份cr、0.06-0.08份s、0.12-0.18份w、0.1-0.2份v和0.012-0.018份石墨烯。

進(jìn)一步地，按重量份計(jì)，本發(fā)明制備的汽車用鋼制備過程中各組分用量為：110份fe，2.8份c、0.3份mn、0.5份pb、0.7份si、11.6份al、1.6份cr、0.07份s、0.15份w、0.15份v和0.015份石墨烯。

mn在鋼中的作用為提高鋼的淬透性，起固溶強(qiáng)化作用，增加鋼的強(qiáng)度和硬度，但是mn含量過高，則會增加鋼的過熱敏感性。

pb作用為降低疲勞強(qiáng)度。但是pb的含量需要進(jìn)行嚴(yán)格控制，含量過高則會降低鋼的沖擊韌性，且降低鋼的塑性，在一定范圍內(nèi)，可以很好的增加鋼的耐疲勞性，且不會造成鋼塑性的降低。

si在本發(fā)明中主要是作為脫氧劑，并且可以減少晶體的各向異性傾向，增加鋼的強(qiáng)度、耐熱性和耐磨性，在普通鋼鐵中，硅的含量通常為0.4％以上，硅的含量不合適則會破壞鋼的連續(xù)性，且會形成與鋼無法相容的顆粒，增加鋼材料的磨損。

al在本發(fā)明中作為脫氧劑、脫氣劑和致密劑，與氧生成al2o3，與n形成aln，生成的aln是細(xì)小彌散的分布于鋼鐵中，提高鋼的綜合性能，但是al含量過高，形成的al2o3則無法很好的與鋼融合，減少鋼的均一性，影響鋼的耐磨性，經(jīng)過反復(fù)篩選，本發(fā)明制備過程中加入重量份為10-13份al，可以形成粒徑小，分布均一的彌散顆粒，解決了al被氧化形成顆粒夾雜的情形。

cr在本發(fā)明中增加了鋼的淬透性，提高鋼的強(qiáng)度、硬度和韌性，提高鋼的綜合性能，與本發(fā)明的c形成化合物，可以很好的增加鋼的耐磨性、抗氧化性、耐蝕性。

w增加了鋼的回火穩(wěn)定性、熱強(qiáng)性和耐磨性，提高鋼在高溫時(shí)的抗蠕變能力，但是w的含量過高，容易與組分中的c、fe等其他成分形成含量過高的化合物，影響鋼的耐磨性。

v在本發(fā)明中主要提高鋼的耐磨性和耐高溫性能，同時(shí)還具有提高鋼強(qiáng)度的效果。v與組分中的c形成的化合物對提高鋼的硬度和耐磨性效果明顯，同時(shí)該化合物可以與鋼很好的融合，不會因?yàn)轭w粒彌散造成的鋼的不均勻。

石墨烯的加入鋼鐵中可以很好的增加鋼鐵的硬度，廣泛用于汽車防碰撞外殼，但是石墨烯的特性很難與鋼鐵很好的結(jié)合，本發(fā)明在煉鋼過程中，加入了少量的硫，且當(dāng)溫度在1000-1100℃時(shí)，石墨烯可以很好的與鋼鐵材料結(jié)合。但是s通常作為有害成分存在，s含量過高，增加鋼的塑性，但是會破壞鋼的連續(xù)性，容易產(chǎn)生熱裂等不良影響，故s的含量需嚴(yán)格控制。

有益效果：本發(fā)明制備鋼鐵均一，具有良好的韌性、硬度和抗沖擊性能。

具體實(shí)施方式

一、原料和檢測方法

1、原料來源

本發(fā)明采用的原料的具體參數(shù)如下：

c粉(約1μm)；mn為0.6-1.2mm，購自耒陽大吉錳業(yè)有限公司；pb粒度為200-300目，cr粒度為80-325目，w粒度為200目，v粒度為100目，購自北京興榮源科技有限公司；si粒度為1000目，購自徐州凌云硅業(yè)有限公司；石墨烯購自青島沿海碳材料有限公司；其余原料均為市購所得。

2、檢測方法

2-1硬度測定

參考《gb/t230.1-2009金屬材料洛氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法》

2-2拉伸試驗(yàn)

參考《gb/t228金屬材料拉伸試驗(yàn)室溫試驗(yàn)方法》

2-3沖擊試驗(yàn)

參考《gb/t229-2007金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》

二、樣品制備

實(shí)施例1：電爐加熱到1100℃時(shí)，將100份fe鐵粉加入電爐，供氧脫碳，保溫20min；繼續(xù)加熱，到1400℃時(shí)，按重量份計(jì)，加入2份c、0.1份mn、0.1份pb、0.5份si、10份al、1.5份cr、0.05份s、0.1份w、0.05份v加入到電爐中，保溫25min，得到合金液；將合金液轉(zhuǎn)移至精煉爐中，脫氧，使得氧氣含量小于600ppm，脫磷，使得磷含量低于0.005％，排渣，降溫至1000-1100℃，加入0.01份石墨烯，保溫10min，澆鑄，得成品。。

實(shí)施例2：電爐加熱到1200℃時(shí)，將120份fe鐵粉加入電爐，供氧脫碳，保溫40min；繼續(xù)加熱，到1500℃時(shí)，按重量份計(jì)，將下列組分4份c、0.4份mn、0.8份pb、0.8份si、12份al、2份cr、0.08份s、0.18份w、0.2份v加入到電爐中，保溫30min，得到合金液；將合金液轉(zhuǎn)移至精煉爐中，脫氧，使得氧氣含量小于600ppm，脫磷，使得磷含量低于0.005％，排渣，降溫至1100℃，加入0.02份石墨烯，保溫15min，澆鑄，得成品。。

實(shí)施例3：電爐加熱到1200℃時(shí)，將100份fe鐵粉加入電爐，供氧脫碳，保溫40min；繼續(xù)加熱，到1500℃時(shí)，按重量份計(jì)，將下列組分3份c、0.2份mn、0.3份pb、0.6份si、11份al、1.5份cr、0.06份s、0.12份w、0.1份v加入到電爐中，保溫25min，得到合金液；將合金液轉(zhuǎn)移至精煉爐中，脫氧，使得氧氣含量小于600ppm，脫磷，使得磷含量低于0.005％，排渣，降溫至1100℃，加入0.012份石墨烯，保溫，澆鑄，得成品。。

實(shí)施例4：電爐加熱到1200℃時(shí)，將120份fe鐵粉加入電爐，供氧脫碳，保溫30min；繼續(xù)加熱，到1500℃時(shí)，按重量份計(jì)，將下列組分2.8份c、0.3份mn、0.5份pb、0.7份si、11.6份al、1.6份cr、0.07份s、0.15份w、0.15份v加入到電爐中，保溫25min，得到合金液；將合金液轉(zhuǎn)移至精煉爐中，脫氧，使得氧氣含量小于600ppm，脫磷，使得磷含量低于0.005％，排渣，降溫至1100℃，加入0.015份石墨烯，保溫，澆鑄，得成品。。

實(shí)施例5：電爐加熱到1200℃時(shí)，將120份fe鐵粉加入電爐，供氧脫碳，保溫40min；繼續(xù)加熱，到1500℃時(shí)，按重量份計(jì)，將下列組分4份c、0.4份mn、0.8份pb、0.8份si、12份al、2份cr、0.08份s、0.18份w、0.2份v加入到電爐中，保溫30min，得到合金液；將合金液轉(zhuǎn)移至精煉爐中，脫氧，使得氧氣含量小于600ppm，脫磷，使得磷含量低于0.005％，排渣，降溫至1050℃，加入0.018份石墨烯，保溫12min，澆鑄，得成品。。

實(shí)施例6：電爐加熱到1100℃時(shí)，將100份fe鐵粉加入電爐，供氧脫碳，保溫30min；繼續(xù)加熱，到1400℃時(shí)，按重量份計(jì)，將下列組分2份c、0.1份mn、0.1份pb、0.5份si、13份al、3份cr、0.1份s、0.2份w、0.3份v加入到電爐中，保溫30min，得到合金液；將合金液轉(zhuǎn)移至精煉爐中，脫氧，使得氧氣含量小于600ppm，脫磷，使得磷含量低于0.005％，排渣，降溫至1100℃，加入0.015份石墨烯，保溫12min，澆鑄，得成品。。

實(shí)施例7：電爐加熱到1200℃時(shí)，將120份fe鐵粉加入電爐，供氧脫碳，保溫40min；繼續(xù)加熱，到1500℃時(shí)，按重量份計(jì)，將下列組分6份c、0.5份mn、0.1份pb、0.5份si、10份al、3份cr、0.1份s、0.2份w、0.05份v加入到電爐中，保溫25min，得到合金液；將合金液轉(zhuǎn)移至精煉爐中，脫氧，使得氧氣含量小于600ppm，脫磷，使得磷含量低于0.005％，排渣，降溫至1000-1100℃，加入0.01份石墨烯，保溫15min，澆鑄，得成品。。

對比例1：無mn，其余同實(shí)施例4。

對比例2：無pb，其余同實(shí)施例4。

對比例3：無si，其余同實(shí)施例4。

對比例4：無al，其余同實(shí)施例4。

對比例5：無cr，其余同實(shí)施例4。

對比例6：無s，其余同實(shí)施例4。

對比例7：無w，其余同實(shí)施例4。

對比例8：無v，其余同實(shí)施例4。

對比例9：無石墨烯，無s，其余同實(shí)施例4。

四、檢測結(jié)果

通過樣品性能測定結(jié)果可看出mn、al和石墨烯對鋼的硬度影響較大，并且通過對比例可看出，本發(fā)明組分的配伍顯著的提高了鋼的整體性能。

此外，在拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)中，測定了每個(gè)樣品的斷面收縮率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對比例9的斷面基本無收縮，表明石墨烯與s的加入，可以增加材料的塑性，降低鋼的脆性。另外對比例2與對比例7的斷面收縮率分別為97％和96％，鋼的脆性較大。對比例6與實(shí)施例4相比，表明s的加入很好的發(fā)揮了石墨烯的性能，否則石墨烯本身與鋼鐵無法結(jié)合，并不能提高鋼鐵材料的硬度。

表1樣品性能測定結(jié)果