專利名稱：：一種扁鋼及其制造方法
技術領域：
：本發明涉及一種扁鋼及其制造方法。
背景技術：
：申請人:為了研制一種承受小能量多次快速沖擊負荷的部件，如拋殼器、高周次小能量多次沖擊抗力是以強度為主，要求一定的塑性和韌性相配合。該鋼的力學性能要求為Rm>1500Mpa，Aku>90J。現有扁鋼的抗拉強度Rm與沖擊值AKU偏低，經熱處理后，達不到承受小能量多次快速沖擊負荷的部件對鋼材的要求。
發明內容為了克服現有扁鋼的上述不足，本發明提供一種塑性和韌性高的扁鋼，本發明的扁鋼的力學性能較高，經過熱處理后，達到承受小能量多次快速沖擊負荷的部件對鋼材的要求。本發明的構思是根據其對材料的高強韌性匹配的要求，考慮工藝性能及適宜的性價比，結合材料設計的基本原理，分析各組成元素對材料強度和韌性的影響規律，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于8級。為得到低碳馬氏體組織，鋼中的碳含量應少于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生強烈畸變而降低鋼的沖擊韌性，這些元素強化鐵素體，提高鋼的強度，同時又不降低沖擊韌性。為滿足高強韌性的要求，材料擬以Mn、Si、Ni為主要合金元素，為細化晶粒加入適量的Ti也是適宜的。在碳含量低于0.30%的情況，要使鋼的抗拉強度在1500Mpa以上，鋼中錳含量應在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，鎳與其它元素結合起來能增加鋼的淬透性、強度、韌性。從經濟方面考慮鎳控制在1%左右。本高強韌鋼的成分的質量百分配比為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。經過澆鑄、鋼錠退火、反復不少于三次的先鐓粗后再撥長鍛造與再退火處理，其抗拉強度Rm達到1250Mpa，沖擊值AKU達到118J，其再經淬火與低溫回火的鋼板強韌化熱處理后，鋼材的抗拉強度Rm達到1570Mpa，沖擊值AKU達到118136J。鋼板強化淬火與低溫回火工藝制度為850900°CX40分油淬150200°CX120分回空。隨著材料強度的大幅度提高，鋼板抗拉強度要求大于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、氣體及有害雜質元素的含量。高質量冶煉技術和合理的熱變形加工技術是提高鋼的純凈度和致密度的關鍵。本高強韌鋼的制造方法的包括下述依次的各步驟(一)真空感應爐冶煉在真空感應爐冶煉，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、鎳板及原材料均經烘烤、干燥、清潔，鋼水成分的質量百分配比達下述要求出鋼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。(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。澆注系統做到清潔干燥，錠模內壁平滑無凹凸不平。(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)進行退火處理，在59069(TC保溫不低于4小時，鋼錠在爐內冷卻，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度Rm達到1570Mpa，沖擊值AKU達到118136J。本發明制造的扁鋼經淬火與低溫回火熱處理后，鋼材的抗拉強度Rm達到1570Mpa，沖擊值AKU達到118136J。可滿足承受小能量多次快速沖擊負荷的部件對材料的要求。具體實施例方式下面結合實施例詳細說明本高強韌扁鋼及其制造方法的具體實施方式，但本高強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。鋼板實施例本高強韌扁鋼實施例的主要特征是[OO33](—)其成分的質量百分配比為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。(二)經過真空感應爐冶煉，十字鍛造成材，退火后，其抗拉強度Rm達到1250Mpa，沖擊值AKU達到118J。試樣經淬火低溫回火，工藝制度為850900°CX40分油淬150200°CX120分回空，鋼板強韌化熱處理后，鋼材的抗拉強度Rm達到1570Mpa，沖擊值AKU達到118136J。其低倍組織(級)見表1表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>超聲波檢驗結果未發現3mm以上的缺陷，檢測結果合格。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](—)真空感應爐冶煉真空感應爐的公稱容量為200kg。實裝爐量為130kg。將純鐵120kg.(型號為YT01)加到真空感應爐中冶煉，所有原材料均經烘烤、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。鋼水成分的質量百分配比目標要求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。鋼中含量目標《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行退火處理，在590690。C保溫4小時30分鐘，鋼錠在爐內冷卻至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，在爐內冷卻。(六)鋼材試樣熱處理及性能檢驗從扁鋼上取其毛坯進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度Rm達到1570Mpa，沖擊值AKU達到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行熱處理并檢測性能。)表2一般疏中心錠型皮下一般點狀邊沿點狀松疏松偏析氣泡偏析偏析110000超聲波檢驗結果未發現3mm以上的缺陷，檢測結果合格。權利要求一種扁鋼，其特征是(一)其成分的質量百分配比為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；(二)經過澆鑄、鋼錠退火、反復不少于三次的先鐓粗后再撥長鍛造。2.根據權利要求1所述的扁鋼，其持征是其再經淬火與低溫回火的鋼板強韌化熱處理后，鋼材的抗拉強度Rm達到1570Mpa，沖擊值AKU達到118136J;鋼板強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)真空感應爐冶煉在真空感應爐冶煉，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、鎳板及原材料均經烘烤、干燥、清潔，鋼水成分的質量百分配比達下述要求出鋼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；(二)澆鑄將上述的鋼水鑄成圓柱形鋼錠，澆注系統做到清潔干燥，錠模內壁平滑無凹凸不平；(三)鋼錠退火將鋼錠冷卻室溫，熱裝入退火爐進行退火處理，在59069(TC保溫不低于4小時，鋼錠在爐內冷卻，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；經過澆鑄、鋼錠退火、反復不少于三次的先鐓粗后再撥長鍛造與再退火，試樣經淬火與低溫回火，Rm達到1570MPa，AKU達到118～136J。制造方法是(一)真空感應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加熱、保溫、鍛造鐓粗再撥長不少于3次；(五)退火。本發明制造的扁鋼的試樣，經淬火與低溫回火，Rm達到1570MPa，AKU達到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日優先權日2009年9月30日發明者孟傳峰,杜義,許洪新申請人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司;