高強度無磁不鏽彈簧鋼的製作方法
2023-09-20 08:20:55
專利名稱：高強度無磁不鏽彈簧鋼的製作方法
技術領域：
本發明屬於合金鋼領域，主要適用於高強度，同時要求具有優異的抗疲勞性能的 無磁不鏽彈簧鋼。
背景技術：
目前普遍使用的不鏽鋼彈簧鋼分為以下三類1、相變強化馬氏體不鏽彈簧鋼；2、 形變強化奧氏體-馬氏體不鏽鋼彈簧鋼絲；3、沉澱硬化奧氏體-馬氏體不鏽鋼彈簧鋼絲。 相變強化馬氏體不鏽鋼彈簧鋼絲的缺點1、採用強化馬氏體不鏽鋼為原料製成，製成彈簧 後需要再次熱處理；以提高其彈性；然後進行酸洗，使其表面光滑，甚至需要鍍鉻、鎳等，制 造工藝複雜，成品率低，成本高；2、韌性差，脆性敏感。形變強化奧氏體不鏽鋼彈簧鋼絲的 缺點是1、強度和弱性低，抗鬆弛和蠕變性較差；彈性模量的溫度係數較大；3、其中M含量 為8%-10%，而Ni是一種價格較高的緊缺資源，又不能滿足節能環保的要求。中國專利 200410066149. 6公開了一種高性能不鏽鋼彈簧鋼絲及其製備方法，其具有高彈性、高韌性， 但強度、抗疲勞性能不理想，且磁性較高，影響其推廣應用。
發明內容
本發明的目的在於提供一種適用於高強度，同時要求具有優異的抗疲勞性能的無 磁不鏽彈簧鋼。本發明是通過如下技術方案來實現的高強度無磁不鏽彈簧鋼，包含碳、矽、磷、 硫、鎳、鉻、錳、銅、鐵，其重量百分比為碳(C) 0. 10-0. 12% ；矽(Si) 0. 40-0. 50 % ；磷 (P) ^ 0. 06% ；硫(S) ^ 0. 02% ；鎳(Ni) 1. 20-1. 40% ；鉻(Cr) 15. 0-15. 5% ；銅(Cu) 1. 50-1. 70% ；猛(Mn) 12. 3-12. 6% ；餘量為 Fe。所述的高強度彈簧鋼，其還包含Re 0. 005-0. 10%。根據上述目的，本發明所採用的技術方案是(1)適當降低傳統彈簧鋼中的C元素 含量，改善鋼的韌性和塑性；(2)加入適量的微量元素細化鋼的晶粒，改善鋼的強度和韌性 配合，提高鋼的抗疲勞性能；(3)加入適量的稀土元素，對鋼中的夾雜物進行變性處理，同 時嚴格控制鋼中雜質元素P、S等的含量，以進一步提高鋼的抗疲勞性能。(5)本發明的關 鍵之處在於將成分優化調整與冶金質量控制有機地結合起來，在獲得高強度、無磁的同時， 獲得優異的抗疲勞破壞性能。C :C元素是彈簧鋼獲得高的強度、硬度所必需的。傳統彈簧鋼中的C含量較高，如 目前應用量最大的60S2Mn和Si2CrV彈簧鋼的碳含量均在0. 55%以上。高的C含量雖然對 鋼的強度、硬度、彈性一和彈減性能等有利，但對鋼的塑性和韌性不利，且使屈強比降低、脫 碳敏感性增大，惡化鋼的抗疲勞性能和加工性能。因此適當降低鋼中的C含量，將其控制在 0. 12%以下。然而，淬火和中溫回火後為了獲得所需的高強度和保證獲得彈簧鋼所必須的 彈減性能，C含量須在0. 10%以上，因而C含量宜控制為0. 10-0. 12%。C含量降低所造成 的強度損失可通過Si、V等元素的固溶強化、細晶強化和適當降低回火溫度來彌補。
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Si =Si是傳統彈簧鋼中的主要合金元素，具有很強的固溶強化作用，而且還是對 彈減性能影響最大的合金元素，因而將其含量適當提高，控制在0.30%以上。然而，Si含 量過高將使鋼的塑性和韌性下降，C的活性增加，促進鋼在軋制和熱處理過程中的脫碳和 石墨化傾向，並且使冶煉困難和易形成夾雜物，惡化鋼的抗疲勞性能，因此控制Si含量為 0. 40-0. 50%。Cu =Cu在奧氏體不鏽鋼中的作用，能顯著降低鋼的冷作硬化傾向，能顯著降低的 熱加工性，特別是當奧氏體不鏽鋼中鎳含量較低時更為明顯；能提高冷加工成形性能，進一 步提高含鉬奧氏體不鏽鋼在還原性介質中的耐蝕性，可使鉻鎳奧氏體不鏽鋼的室溫強度降 低，塑性提高；而且銅也是弱奧氏體形成元素。因此設計時，銅控制在1. 50-1. 70%的範圍， 銅過高會影響鋼的強度和奧氏體鋼的耐點蝕、耐應力腐蝕性能。Mn =Mn是脫氧和脫硫的有效元素，還可以提高鋼的淬透性和強度，含量過小時，難 以起到上述作用。但淬火鋼回火時，Mn和P有強烈的晶界共偏聚傾向，促進回火脆性，惡化 鋼的韌性，因而控制Mn含量在12. 3-12.6%。Cr =Cr能夠有效地提高鋼的淬透性和回火抗力，以獲得所需的高強度；同時Cr還 可降低C的活度，可降低加熱、軋制和熱處理過程中的鋼材表面脫碳和抑制高Si鋼的石墨 化傾向，有利於獲得高的抗疲勞性能。但含量過高會惡化鋼的彈減性能和韌性，因而控制Cr 含量為 15. 0-15. 5%。RE =RE具有脫氧脫硫和對非金屬夾雜物變性處理的作用，從而改善鋼的韌性和抗 疲勞性能。RE含量小於0.005%起不到上述作用，但含量超過0. 10%，則由於夾雜物量增 多，反而惡化鋼的韌性和抗疲勞性能。控制其含量為0. 005-0. 10%。P =P能在鋼液凝固時形成微觀偏析，隨後在奧氏體化溫度加熱時偏聚在晶界，使 鋼的脆性顯著增大，所以控制P的含量不大於0. 060%。S:鋼中不可避免的不純物，形成MnS夾雜和在晶界偏聚會惡化鋼的韌性和抗疲勞 性能，因而控制其含量不大於0. 020%。Ni =Ni可提高鋼的淬透性、改善鋼的彈減性能和保證鋼在超高強度下的韌性。此 外，M還能夠提高抑制腐蝕坑的生成和其深度而改善高強度鋼的腐蝕抗疲勞性能。考慮到 經濟性，控制Ni含量為1.20-1. 40% 0本發明與現有技術相比具有抗拉強度高、抗疲勞性能優良的優點。在不鏽鋼生產 工藝過程中，熱軋工藝後一般可獲得無磁性能，但不鏽鋼材料經冷變形處理如冷拉拔、冷擠 壓後，磁性增強。本發明通過成分優化調整與冶金質量控制有機結合，生產的高強度無磁不 鏽彈簧鋼不僅可以熱軋工藝後獲得無磁性能，並且經冷變形處理後，同樣保持無磁性能，拓 寬了其推廣應用範圍。
具體實施例方式實施例一一種高強度無磁不鏽彈簧鋼，包含碳、矽、磷、硫、鎳、鉻、錳、銅、鐵，其重量百分比 為碳(C) 0. 10% ；矽(Si) 0. 40% ；磷(P) 0. 06% ；硫(S) 0. 02% ；鎳(Ni) 1. 20% ；鉻 (Cr) 15. 0% ；銅(Cu) 1. 50% ；錳(Mn) 12. 3% ；餘量為 Fe。實施例二
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一種高強度無磁不鏽彈簧鋼，包含碳、矽、磷、硫、鎳、鉻、錳、銅、鐵，其重量百分比 為碳(C) 0. 12% ；矽(Si) 0. 50% ；磷(P) 0. 04% ；硫(S) 0. 015% ；鎳(Ni) 1. 40% ；鉻 (Cr) 15. 5% ；銅(Cu) 1. 70% ；錳(Mn) 12. 6% ；餘量為 Fe。實施例三一種高強度無磁不鏽彈簧鋼，包含碳、矽、磷、硫、鎳、鉻、錳、銅、鐵，其重量百分比 為碳(C) 0. 11% ；矽(Si) 0. 40% ；磷(P) 0. 02% ；硫(S) 0. 01% ；鎳(Ni) 1. 30% ；鉻 (Cr) 15. 2% ；銅(Cu) 1. 60% ；錳(Mn) 12. 5% ；餘量為 Fe。
權利要求
高強度無磁不鏽彈簧鋼，包含碳、矽、磷、硫、鎳、鉻、錳、銅、鐵，其重量百分比為碳(C)0.10 0.12％；矽(Si)0.40 0.50％；磷(P)≤0.06％；硫(S)≤0.02％；鎳(Ni)1.20 1.40％；鉻(Cr)15.0 15.5％；銅(Cu)1.50 1.70％；錳(Mn)12.3 12.6％；餘量為Fe。
2.根據權利要求1所述的高強度彈簧鋼，其特徵在於其還包含Re0. 005-0. 10%。
全文摘要
本發明公開了一種高強度無磁不鏽彈簧鋼，包含碳、矽、磷、硫、鎳、鉻、錳、銅、鐵，其重量百分比為碳(C)0.10-0.12％；矽(Si)0.40-0.50％；磷(P)≤0.06％；硫(S)≤0.02％；鎳(Ni)1.20-1.40％；鉻(Cr)15.0-15.5％；銅(Cu)1.50-1.70％；錳(Mn)12.3-12.6％；餘量為Fe，其無磁且具有高強度和優異的抗疲勞性能。
文檔編號C22C38/58GK101921969SQ20091003247
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月17日 優先權日2009年6月17日
發明者曾連發, 馬愛民 申請人:江蘇明璐不鏽鋼有限公司