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一種無鉻鎳低碳低合金結(jié)構(gòu)鋼的制作方法

文檔序號:3345921閱讀:246來源:國知局
專利名稱:一種無鉻鎳低碳低合金結(jié)構(gòu)鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于合金結(jié)構(gòu)鋼領(lǐng)域,適用于提供高強度、高韌性的大截面用結(jié)構(gòu)件及中原鋼板。
在現(xiàn)有技術(shù)中低合金結(jié)構(gòu)鋼領(lǐng)域,人們根據(jù)對鋼的性能不同要求,來設(shè)計低合金結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和工藝過程。眾所周知,低合金結(jié)構(gòu)鋼的組織結(jié)構(gòu)為板條狀馬氏體(即位錯馬氏體)且在板條邊界存在殘留奧氏體薄膜,其強度和韌性都很高。而大家所熟悉的4340鋼則既有位錯馬氏體,還有孿晶馬氏體,雖然其強度σb可達(dá)1980MPa,但其韌性很差,只有20J/cm2;西安交大研制的新鋼種20Si2Mn2CrNiMo,盡管也是位錯馬氏體組織,綜合性能也很好,但是鋼中總的合金元素含量(重量%)高達(dá)7%,元素組元也較多,例如Ni1.5%,Cr1.5%,合金元素含量高使鋼的生產(chǎn)成本加大,合金元素組元多從而使冶煉,熱加工操作都稍繁鎖,又如前蘇聯(lián)廣泛應(yīng)用的18Cr3Ni4WA鋼,合金元素含量高達(dá)5%,合金元素組元多達(dá)7種,其中Ni高達(dá)4~4.5%,Cr1.35~1.65%。這種鋼不但成本高,冶煉及加工工藝稍繁鎖,而且其強度與韌性配合不好,σb為1388MPa,ak為140J/cm2。
本發(fā)明的目的在于提供一種格低廉,生產(chǎn)工藝簡單且具有高強度、高韌性的無鉻鎳低碳低合金結(jié)構(gòu)鋼。
基于上述發(fā)明目的,本發(fā)明所設(shè)計的無鉻鎳低碳低合金結(jié)構(gòu)鋼的具體化學(xué)成分(重量%)為C0.20~0.25%,Si0.40~0.60%,Mn1.80~2.30%,Mo0.30~0.50%,W0.40~0.60%,余為Fe。
根據(jù)研究結(jié)果表明低合金結(jié)構(gòu)鋼的組織結(jié)構(gòu)為板條狀馬氏體且在板條邊界存在殘留奧氏體薄膜,其強度和韌性都很高,基于上述原因,本發(fā)明鋼將碳含量定為0.20~0.25%,使鋼具有板條狀馬氏體組織,實驗表明,C<0.18%,不但強度降低,淬透性也會明顯降低。本發(fā)明Mn有助于在板條狀馬氏體的板條邊界可形成殘留奧氏體薄膜,從而可提高鋼的韌性,但Mn過高雖對鋼的淬透性有利,但又會破壞其韌化作用,所以本發(fā)明Mn設(shè)計為(重量%)1.80~2.30%。實驗證明,同時使用Mo和W對鋼的綜合性能是有益的,故本發(fā)明設(shè)計Mo(重量%)為0.30~0.50%,W(重量%)為0.40~0.60%。本發(fā)明化學(xué)成分設(shè)計上的特點在于不含有Cr、Ni、CU,合金的含量小,這樣使鋼的生產(chǎn)成本降低,在鋼的生產(chǎn)中加入的合金元素的組元減少至4種,從而使生產(chǎn)中冶煉、熱加工、熱處理工藝操作簡單,易于掌握,同時對幾種必要的合金元素設(shè)定,保證了鋼的高強度和高韌性。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比,本發(fā)明在強度、韌性配合良好的情況下,其經(jīng)濟性既優(yōu)于18Cr2Ni4WA,也優(yōu)于208i2Mn2NiCrMo鋼,同時由于本發(fā)明合金元素組元少,總的合金元素含量低,所以冶煉、熱加工等生產(chǎn)工藝也較對比鋼種簡單,本發(fā)明不含Cr、Ni,使其合金元素選擇立足國內(nèi)。
本發(fā)明鋼的冶煉可以采用感應(yīng)爐和電爐,經(jīng)鍛造或軋制后在900~920℃油淬,再于200~220℃回火水冷。由于本發(fā)明具有高的淬透性,除用于一般機械零件外,還可提供高強高、高韌性的、大截面用結(jié)構(gòu)件及中厚鋼板。
實施例。
根據(jù)本發(fā)明鋼的成份范圍,我們冶煉了3批本發(fā)明鋼,其具體化學(xué)成分和冶煉方法見表1。鋼錠經(jīng)鍛造軋制后,于910℃左右油淬,于210℃左右回火,其力學(xué)性能見表2。
本發(fā)明的化學(xué)成分(重量%)及冶煉工藝
權(quán)利要求
1.一種無鉻鎳低碳低合金結(jié)構(gòu)鋼,其特征在于其具體化學(xué)成分(重量%)為C0.20~0.25%,Si0.40~0.60%,Mn1,80~2.30%,Mo0.30~0.50%,W0.40~0.60%,余為Fe。
全文摘要
一種無鉻鎳低碳低合金結(jié)構(gòu)鋼,涉及合金結(jié)構(gòu)鋼領(lǐng)域,適用于提供高強度、高韌性的大截面用結(jié)構(gòu)件及中厚鋼板。它的具體化學(xué)成分(重量%)為C0.20~0.25%,Si0.40~0.60%,Mn1.80~2.30%,Mo0.30~0.50%,W0.40~0.60%,余為Fe。本發(fā)明合金元素含量低,合金元素組元少,具有生產(chǎn)成本低,生產(chǎn)工藝簡單,同時強度和韌性高等優(yōu)點。
文檔編號C22C38/12GK1115790SQ9510429
公開日1996年1月31日 申請日期1995年5月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月3日
發(fā)明者唐玉琴, 董重寧, 顏振秋 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院
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