一種中低碳鉻矽錳馬氏體鑄鋼的製備方法

2023-04-30 03:31:46

專利名稱：一種中低碳鉻矽錳馬氏體鑄鋼的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種馬氏體鑄鋼的製備方法，屬於鋼製造領域，尤其涉及一種同時具有高強度和高塑韌性、並且表面硬度高的中低碳鉻矽錳馬氏體鑄鋼的製備方法。
背景技術：
在耐磨材料生產中，中低碳鉻矽錳馬氏體鑄鋼佔有相當大的比重。中低碳馬氏體鋼通常用於高強度的調質鋼，具有很高的強度和韌性，淬透性較高，冷變形塑性中等，切削加工性能良好。由於它不含貴金屬元素，價格便宜，多用於製造高負荷、高速的各種重要零件，如齒輪、軸、離合器、鏈輪、砂輪軸、軸套、螺栓、螺母等，也用於製造耐磨、工作溫度不高的零件，變載荷的焊接構件，如高壓鼓風機的葉片、閥板以及非腐蝕性管道管子，還應用於航空飛機軸、梁和起落架等以及航天火箭、原子能工業等關鍵承力構件，是最早商品化的一類低合金超高強度鋼。眾所周知，馬氏體有兩種亞結構，一種孿晶馬氏體，其硬度高脆性大；一種為位錯馬氏體，其硬度高韌性好。國內馬氏體耐磨鋼不含Ni，且鑄鋼成分不均勻，故孿晶馬氏體含量比例較高，韌性初步不足。另外，中低碳鉻矽錳馬氏體鑄鋼有回火脆性傾向，傳統熱處理工藝一般為淬火後再進行回火處理。但是傳統的熱處理工藝不能兼顧高強度與良好塑韌性的要求若降低回火溫度保持其抗拉強度1500-1600MPa左右，則塑性較低(延伸率僅3% -6%左右)、裂紋敏感性很高易發生低應力脆斷；若提高回火溫度可改善塑性(延伸率
>10%)，但強度大幅下降至1000-1100MPa。為此，需要開發簡便易行的不完全淬火-等溫配分熱處理新工藝，在保證適當塑性的前提下大幅提高鋼的拉伸強度，或者在保證高強度的同時顯著改善塑性和韌性，從而實現高強度、高塑韌性的不同配合。

發明內容
本發明是要解決現有技術中存在的不足之處，提供了一種中低碳鉻矽錳馬氏體鑄鋼的製備方法。本發明的技術方案為一種中低碳鉻矽錳馬氏體鑄鋼的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟
I)根據以下組分配置原料(wt%)
C 0. 26 0. 4S1:0. 95 1. 3Mn :0. 70 1. 20Cr :0. 70 1. 10雜質〈0. 05餘量為Fe ；
在中頻無芯感應爐熔煉，先熔煉碳素鋼，鉻鐵隨料裝入，爐料熔清後，爐溫達到158(Tl600°C加入矽鐵、錳鐵，矽鐵、錳鐵料塊大小為5(T60mm，然後進行熔煉合金化；2)用鋁脫氧後出爐，採用粘土砂、潮型，澆鑄成鑄件，冷卻後進行清砂、打磨表面處理；
3)將製得的鑄件鋼在830°C 860°C的溫度下保溫550 600s完成全部奧氏體化處
理；
4)經過步驟3)後，再在180 230°C溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫120s 240s ；
5)將經過步驟4)處理的鋼件，在340°C 430°C的溫度區間內，保溫180s 300s，然
後再淬火至室溫。本發明通過大量試驗，先通過適當的組分及配比製得中低碳鉻矽錳馬氏體鑄鋼鑄件，然後在熱處理工藝中，將製得的鑄件鋼加熱至830°C 860°C，即高於Ac3以上40°C 70°C的溫度下保溫550 600s，以完成全部奧氏體化處理，其中Ac3為亞共析鋼加熱時，所有鐵素體都轉變為奧氏體的溫度；然後在180 230°C，即低於鑄鋼的上馬氏體點Ms以下120-70°C的溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫120s 240s，得到部分馬氏體和未轉變奧氏體，然後在340°C 430°C的溫度區間內保溫，使碳從先形成馬氏體向未轉變奧氏體中擴散並使之穩定化，最 後淬火到室溫，得到由馬氏體和富碳奧氏體組成的復相組織。相對於傳統淬火回火エ藝，本發明的熱處理工藝能使馬氏體鋼在保持強度水平的前提下明顯改善塑韌性。本發明的有益效果在幹，經本發明的方法製得的中低碳鉻矽錳馬氏體鑄鋼的拉伸強度達1600MPa以上，同時塑性為10%以上。在保證該系列鋼種保持高強度的同時兼具一定的塑性，且綜合力學性能比傳統淬火回火熱處理工藝顯著提高。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進ー步具體的描述，但本發明的實施方式不限於此。實施例1
1)根據以下組分配置原料(wt%)
C 0. 26
Si 0. 95 Mn 0. 70 Cr 0. 70 雜質<0. 05 餘量為Fe ；
在中頻無芯感應爐熔煉，先熔煉碳素鋼，鉻鐵隨料裝入，爐料熔清後，爐溫達到1580 V加入娃鐵、猛鐵，娃鐵、猛鐵料塊大小為60mm,然後進行溶煉合金化；
2)用鋁脫氧後出爐，採用粘土砂、潮型，澆鑄成鑄件，冷卻後進行清砂、打磨表面處理；
3)將製得的鑄件鋼在830°C的溫度下保溫550s完成全部奧氏體化處理；
4)經過步驟3)後，再在180°C溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫120s；
5)將經過步驟4)處理的鋼件，在340°C的溫度區間內，保溫180s，然後再淬火至室溫。經過上述步驟，得到的鋼件為由低碳馬氏體和富碳奧氏體組成的復相組織，經測試，抗拉強度為1640MPa，並且塑性達到11.9%。實施例2
1)根據以下組分配置原料(wt%)
C 0. 28
Si 1.1 Mn :0. 90 Cr 0. 95 雜質〈0. 05 餘量為Fe ；
在中頻無芯感應爐熔煉，先熔煉碳素鋼，鉻鐵隨料裝入，爐料熔清後，爐溫達到1590°C加入娃鐵、猛鐵，娃鐵、猛鐵料塊大小為50mm,然後進行溶煉合金化；
2)用鋁脫氧後出爐，採用粘土砂、潮型，澆鑄成鑄件，冷卻後進行清砂、打磨表面處理；
3)將製得的鑄件鋼在840°C的溫度下保溫580s完成全部奧氏體化處理；
4)經過步驟3)後，再在210°C溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫180s；
5)將經過步驟4)處理的鋼件，在390°C的溫度區間內，保溫230s，然後再淬火至室溫。經過上述步驟，得到的鋼件為由低碳馬氏體和富碳奧氏體組成的復相組織，經測試，抗拉強度為1730MPa，並且塑性達到13. 1%。
實施例3 1)根據以下組分配置原料(wt%)
C 0. 4
Si 1. 3 Mn 1. 20 Cr 1. 10 雜質〈0. 05 餘量為Fe ；
在中頻無芯感應爐熔煉，先熔煉碳素鋼，鉻鐵隨料裝入，爐料熔清後，爐溫達到1600°C加入娃鐵、猛鐵，娃鐵、猛鐵料塊大小為60mm,然後進行溶煉合金化；
2)用鋁脫氧後出爐，採用粘土砂、潮型，澆鑄成鑄件，冷卻後進行清砂、打磨表面處理；
3)將製得的鑄件鋼在860°C的溫度下保溫600s完成全部奧氏體化處理；
4)經過步驟3)後，再在230°C溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫240s；
5)將經過步驟4)處理的鋼件，在440°C的溫度區間內，保溫180s 300s，然後再淬火至室溫。經過上述步驟，得到的鋼件為由低碳馬氏體和富碳奧氏體組成的復相組織，經測試，抗拉強度為1710MPa，並且塑性達到12. 7%。
權利要求
1.ー種中低碳鉻矽錳馬氏體鑄鋼的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟 1)根據以下組分配置原料(Wt%):C 0. 26 0. 4S1:0. 95 1. 3Mn :0. 70 1. 20Cr :0. 70 1. 10雜質<0. 05餘量為Fe ； 在中頻無芯感應爐熔煉，先熔煉碳素鋼，鉻鐵隨料裝入，爐料熔清後，爐溫達到158(Tl600°C加入矽鐵、錳鐵，矽鐵、錳鐵料塊大小為5(T60mm，然後進行熔煉合金化； 2)用鋁脫氧後出爐，採用粘土砂、潮型，澆鑄成鑄件，冷卻後進行清砂、打磨表面處理； 3)將製得的鑄件鋼在830°C 860°C的溫度下保溫550 600s完成全部奧氏體化處理； 4)經過步驟3)後，再在180 230°C溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫120s 240s ； 5)將經過步驟4)處理的鋼件，在340°C 430°C的溫度區間內，保溫180s 300s，然後再淬火至室溫。
全文摘要
本發明涉及一種中低碳鉻矽錳馬氏體鑄鋼的製備方法，包括如下組分(wt%)C0.26～0.4、Si0.95～1.3、Mn0.70～1.20、Cr0.70～1.10、雜質<0.05、餘量為Fe；然後通過熔煉——鑄件——清砂打磨——830℃～860℃的溫度下保溫550～600s——在180～230℃溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫120s～240s——在340℃～430℃的溫度區間內，保溫180s～300s——淬火至室溫的步驟製備而成；經本發明的方法處理後的鋼件保持高強度的同時兼具一定的塑性，且綜合力學性能比傳統工藝顯著提高。
文檔編號C21D1/18GK103060693SQ20131004060
公開日2013年4月24日 申請日期2013年2月3日 優先權日2013年2月3日
發明者劉美福 申請人:劉美福