專利名稱：：高碳硅錳低合金奧-貝組織超高強(qiáng)度鋼及其熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種低合金超高強(qiáng)度鋼的化學(xué)成份及其熱處理工藝，特別涉及高碳硅錳低合金奧一貝組織超高強(qiáng)度鋼的化學(xué)成份及其熱處理工藝。隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用日益廣泛，并且發(fā)展成一個(gè)范圍很廣的鋼類。其中4340(40CrNi2Mo)、D6Ac、300-M，30CrMnSiNi2A等低合金馬氏體型超高強(qiáng)度鋼應(yīng)用最廣，但這些鋼種中含有Cr、Ni、Mo、V等稀貴元素，成本較高，所含合金元素我國的資源也不富足，因此影響了這些鋼種的廣泛應(yīng)用。本發(fā)明的目的是提供一種不含或極少含有稀貴元素Cr、Ni、Mo的超高強(qiáng)度鋼及其熱處理工藝，并且結(jié)合我國資源特點(diǎn)提出一種高碳硅錳低合金奧氏體-貝氏體組織的超高強(qiáng)度鋼及其熱處理工藝，該超高強(qiáng)度鋼不僅不含或極少含稀貴元素，其冶煉及生產(chǎn)也很方便，價(jià)格低廉，工藝性能好，力學(xué)性能達(dá)到現(xiàn)有的4340等低合金超高強(qiáng)度鋼的水平。本發(fā)明提出的硅錳低合金奧一貝組織超高強(qiáng)度鋼的化學(xué)成份范圍為C0.6%～0.8%Si1.5%～2.5%Mn0.8%～1.4%Cr0%～1.2%S≤0.04%P≤0.04%所述硅錳低合金奧一貝組織超高強(qiáng)度鋼是經(jīng)一般的冶煉、鑄錠、鍛造、預(yù)先熱處理、機(jī)加工成零件后再進(jìn)行最終熱處理，所述最終熱處理是將零件加熱至870～900℃，然后在280℃～340℃溫度范圍等溫40～60分鐘，隨后在空氣中冷卻至室溫。所述合金化學(xué)成份的確定及其熱處理工藝的選定是在一定的設(shè)計(jì)思想指導(dǎo)下經(jīng)長期試驗(yàn)而獲得的。因?yàn)橐浞掷锰荚阡撝械膹?qiáng)化作用，碳、錳元素穩(wěn)定奧氏體的作用，以及硅在貝氏體轉(zhuǎn)變過程中強(qiáng)烈抑制碳化物析出的特點(diǎn)，通過等溫處理，使鋼的組織中不出現(xiàn)脆性孿晶馬氏體和碳化物相，而形成具有極高強(qiáng)度，良好韌性、亞結(jié)構(gòu)為高密度位錯(cuò)、含碳過飽和的貝氏體鐵素體板條束和穩(wěn)定性高，韌性極好的富碳奧氏體薄膜交替排列的奧氏體一貝氏體雙相組織(簡稱奧一貝組織和奧一貝鋼或稱A-B組織，A-B鋼)。本發(fā)明提出的奧一貝鋼不僅能充分利用我國富產(chǎn)、價(jià)格便宜的Mn、Si元素，不用或極少用稀貴的Ni、Cr、Mo等合金元素，因而價(jià)格低廉，而且具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。所述硅錳低合金奧一貝鋼的力學(xué)性能與鋼的化學(xué)成分和等溫轉(zhuǎn)變溫度有密切的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鋼的最佳力學(xué)性能不僅達(dá)到超高強(qiáng)度鋼的水平，并且可與4340等國外著名的低合金超高強(qiáng)度鋼媲美。奧一貝鋼及4340鋼的力學(xué)性能對(duì)比如下</tables>其中，拉伸試驗(yàn)，在INSTRON1225電液伺服材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試樣尺寸為Φ10×50mm。沖擊試驗(yàn)采用梅氏(U型缺口)試樣，在擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。硬度試驗(yàn)在布洛維硬度計(jì)上測(cè)試。斷裂韌性試驗(yàn)采用三點(diǎn)彎曲試樣，試樣尺寸為12×24×120mm，在Instron1225電液伺服材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。以下列舉本發(fā)明的實(shí)施例予以進(jìn)一步說明。螺絲套筒是機(jī)械制造和汽車生產(chǎn)組裝線上廣泛使用的易損零件，原材質(zhì)為45鋼，最終熱處理采用淬火回火工藝。由于淬火冷卻速度快，部分零件在方孔尖角處產(chǎn)生裂紋面報(bào)廢，多數(shù)零件因強(qiáng)度、硬度偏低，使用中在螺紋部位因變形與磨損而失效，平均使用壽命僅十天左右，后來改用高碳硅錳低合金奧一貝組織超高強(qiáng)度鋼，經(jīng)880℃加熱、280℃等溫40分鐘，然后空冷至室溫，這樣不僅避免了淬火裂紋，提高了成品率，而且由于鋼的強(qiáng)韌性的提高，減少了螺絲套筒工作過程中的變形與磨損，因而平均使用壽命提高到一個(gè)半月，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益極為明顯。權(quán)利要求1.一種高碳硅錳奧-貝組織低合金超高強(qiáng)度鋼及其熱處理工藝，所述超高強(qiáng)度鋼經(jīng)一般的冶煉、鑄錠、鍛造、預(yù)先熱處理，機(jī)加工成另件再進(jìn)行最終熱處理，其特征是，該超高強(qiáng)度鋼的合金元素成份含量為C0.6%～0.8%；Si1.5%～2.5%；Mn0.8%～1.4%；Cr0%～1.2%；S≤0.04%；P≤0.04%2.如權(quán)利要求1所述高碳硅錳奧一貝組織低合金超高強(qiáng)度鋼及其熱處理工藝，其特征是，所述零件的最終熱處理工藝為將另件加熱到870～900℃，然后在280℃～340℃范圍內(nèi)等溫40～60分鐘，隨后在空氣中冷卻至室溫。全文摘要一種高碳硅錳奧-貝組織低合金超高強(qiáng)度鋼及其熱處理工藝，該超高強(qiáng)度鋼的化學(xué)成分C(0.6～0.8)％；Si(1.5～2.5)％；Mn(0.8～1.4)％；Cr(0～1.2)％；S≤0.04％；P≤0.04％，將所述超高強(qiáng)度鋼做成的零件加熱到870℃～900℃，然后在280℃～340℃范圍內(nèi)等溫處理40至60分鐘，隨后在空氣中冷卻至常溫。這種低合金超高強(qiáng)度鋼不僅不用或少用稀貴元素，價(jià)格低廉，而且力學(xué)性能，可與4340等國外著名的低合金超高強(qiáng)度鋼媲美。文檔編號(hào)C22C38/04GK1064506SQ91101098公開日1992年9月16日申請(qǐng)日期1991年2月28日優(yōu)先權(quán)日1991年2月28日發(fā)明者曲敬信,邵荷生,欒道成,楊東方,王華明申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)北京研究生部