熱強耐蝕鋼及其製備和熱處理方法
2023-11-30 17:25:56 2
專利名稱：熱強耐蝕鋼及其製備和熱處理方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼及其製備和熱處理方法。
背景技術：
熱作模具鋼主要用於熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模以及等溫鍛造模具等。熱作模具要求在工作溫度下具有較高的強韌性、抗氧化性、耐磨性、熱穩定性、冷熱疲勞性能及耐蝕性。 熱作模具鋼以優良的紅硬性而倍受青睞，其經歷了低Cr-Mo系、高Cr的H系和中Cr的QRO 系列三代的發展。HOTVAR具備優良的常溫力學性能和高溫特性。但其常溫耐蝕性和高溫抗氧化性不能滿足某些特殊場合(需長期存放後使用或熱擠壓模具)的需求。
發明內容
本發明的目的是為了提供一種具備良好高溫力學性能與常溫耐蝕性能的熱強耐蝕鋼及其製備和熱處理方法。熱強耐蝕鋼按照質量百分含量由0. 45 % 0. 55 %的C、3. 5 % 4. 5 %的Cr、 2. 5% 3. 5% 的Μο、0· 5% 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5% 1. 5% 的Μη、0· 5%~ 1.5%的Si和餘量的狗組成。熱強耐蝕鋼按照質量百分含量由0. 45 % 0. 55 %的C、3. 5 % 4. 5 %的Cr、 2. 5% 3. 5% 的Μο、0· 5%~ 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5%~ 1. 5% 的Μη、0· 5%~ 1.5%&Si，0. 1.0%的稀土 Ce，餘量為!^e組成。製備和熱處理熱強耐蝕鋼的方法如下一、按照上述熱強耐蝕鋼的各成分配比用中頻真空熔煉爐冶煉得到鑄態合金；二、將鑄態合金經過擴散退火和鍛造處理，在1080°C 固溶2小時正火後在850°C保溫2小時退火，然後在980°C 1200°C淬火，再在520°C 640°C回火，即完成對熱強耐蝕鋼的熱處理。本發明熱強耐蝕鋼中的碳含量0. 45% 0. 55%，保證了熱強耐蝕鋼的強度；鉻含量為3. 5% 4. 5%可保證熱強耐蝕鋼具有一定的耐蝕性能；鉬、釩、鈮尤其是鈮的添加有利於熱強耐蝕鋼熱強性的提高。本發明的優點是耐蝕鋼可以在保證高溫力學性能的前提條件下具備一定耐蝕性， 與參比鋼種HOTVAR相比更耐蝕，可以在一些腐蝕場合下取代H0TVAR，滿足對該類型合金對耐蝕性的要求。熱強耐蝕鋼的回火組織為回火馬氏體及其上彌散分布的碳化物。熱處理工藝下熱強耐蝕鋼的抗拉強度可為1915MPa，屈服強度可為1685MPa，斷面收縮率可為 18. 6%，延伸率可為8. 01%，硬度可為MHRC，衝擊韌性可為9. 8J。熱處理後的熱強耐蝕鋼還具有優良的高溫力學性能，400°C時抗拉強度達1778MPa，600°C時抗拉強度達1245MPa， 600°C回火3次紅硬性測試結果為52. 6HRC。熱強耐蝕鋼在5% NaCl溶液中腐蝕速率為 0. 0443mm/y，根據國家標準評定為耐蝕等級。並在600°C下具有抗氧化性。
圖1是具體實施方式
十七中經過1080°C淬火後熱強耐蝕鋼的組織形貌圖；圖2 是具體實施方式
十九中經過980°C淬火後熱強耐蝕鋼的組織形貌圖；圖3是具體實施方式
二十中經過1120°C淬火後熱強耐蝕鋼的組織形貌圖；圖4是具體實施方式
二十一中經過 1080°C淬火後不同回火溫度下熱強耐蝕鋼的衝擊韌性曲線；圖5是具體實施方式
二十一中在600°C回火溫度下熱強耐蝕鋼的組織形貌圖；圖6是具體實施方式
二十一中在580°C回火溫度下熱強耐蝕鋼的組織形貌圖。
具體實施例方式本發明技術方案不局限於以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式中熱強耐蝕鋼按照質量百分含量由0.45% 0. 55% 的 C、3. 5% 4. 5% 的 Cr、2. 5% 3. 5% 的 Mo、0. 5% 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5% 1. 5%的Μη、0. 5% 1. 5%的Si和餘量的!^e組成。本實施方式中熱強耐蝕鋼在5% NaCl溶液中腐蝕速率為0. 0443mm/y，根據國家標準評定為耐蝕等級。並在60(TC下具有抗氧化性。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是熱強耐蝕鋼按照質量百分含量由0. 50%的C、4%的Cr、3%的Mo、1 %的V、0. 1 %的Nb、1 %的Mn、1 %的Si和餘量的組成。本實施方式中熱強耐蝕鋼在5% NaCl溶液中腐蝕速率為0. 0443mm/y，根據國家標準評定為耐蝕等級。並在60(TC下具有抗氧化性。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是熱強耐蝕鋼按照質量百分含量由 0. 53% 的 C、3. 8% 的 Cr、3. 2% 的 Μο、1· 2% 的 V、0. 15% 的 Nb、l. 2% 的Μη、1· 2% 的 Si和餘量的!^e組成。
具體實施方式
四本實施方式中熱強耐蝕鋼按照質量百分含量由0.45% 0. 55% 的 C、3. 5% 4. 5% 的 Cr、2. 5% 3. 5% 的 Mo、0. 5% 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5% 1. 5% 的 Μη、0. 5% 1.5%&Si，0. 1.0% 的稀土 Ce，餘量為!^e 組成。本實施方式中熱強耐蝕鋼在5% NaCl溶液中腐蝕速率為0. 0443mm/y，根據國家標準評定為耐蝕等級。並在60(TC下具有抗氧化性。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
四不同的是熱強耐蝕鋼按照質量百分含量由0. 50% 的 C、4% 的 Cr、3% 的 Mo、l% 的 V、0. 的 Nb、l% 的 Mn、l% 的 Si， 0. 5%的稀土 Ce，餘量為！^組成。本實施方式中熱強耐蝕鋼在5% NaCl溶液中腐蝕速率為0. 0443mm/y，根據國家標準評定為耐蝕等級。並在60(TC下具有抗氧化性。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
四不同的是熱強耐蝕鋼按照質量百分含量由0. 53% 的 C、3. 8% 的 Cr、3. 2% 的 Mo、1.2%&V、0. 15 % 的 Nb、1. 2 % 的 Mn、 1.2%的Si，0.8%的稀土 Ce，餘量為!^e組成。
具體實施方式
七本實施方式中製備和熱處理熱強耐蝕鋼的方法如下一、按熱強耐蝕鋼中各成分質量百分含量0. 45% 0. 55%的C、3. 5% 4. 5%的Cr、2. 5% 3. 5% 的 Mo、0. 5% 1.5%的乂、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5% 1. 5% 的 Μη、0. 5% 1.5% 的 Si 和餘量狗的比例用中頻真空熔煉爐冶煉得到鑄態合金；二、將鑄態合金經過1200°C擴散退火處理3小時，在鍛造比大於3 1、950°C 1050°C的條件下鍛造處理，在1080°C固溶2小時正火後在850°C保溫2小時退火，然後在980°C 1200°C淬火，再在520°C 640°C回火， 即完成對熱強耐蝕鋼的熱處理。熱處理後熱強耐蝕鋼的抗拉強度可為1915MPa，屈服強度可為1685MPa，斷面收縮率可為18.6%，延伸率可為8. 01%，硬度可為MHRC，衝擊韌性可為9. 8J。熱處理後的熱強耐蝕鋼還具有優良的高溫力學性能，400°C時抗拉強度達1778MPa，600°C時抗拉強度達 1245MPa，600°C回火3次紅硬性測試結果為52. 6HRC。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
七不同的是步驟二中淬火溫度為 1050 IlOOO。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
七不同的是步驟二中淬火溫度為 1105 1150 。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
七不同的是步驟二中回火溫度為 580 "C。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
七不同的是步驟二中回火溫度為 600 "C。
具體實施方式
十二 本實施方式中製備和熱處理熱強耐蝕鋼的方法如下一、按熱強耐蝕鋼中各成分質量百分含量0. 45 % 0. 55 %的C、3. 5 % 4. 5 %的Cr、2. 5 % 3. 5% 的Mo、0. 5% 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5% 1. 5% 的Μη、0. 5% 1. 5% 的 Si，0. 1 % 1. 0 %的稀土 Ce和餘量為Fe的比例用中頻真空熔煉爐冶煉得到鑄態合金；二、 將鑄態合金經過1200°C擴散退火處理3小時，在鍛造比大於3 1、950°C 1050°C的條件下鍛造處理，在1080°C固溶2小時正火後在850°C保溫2小時退火，然後在980°C 1200°C 淬火，再在520°C 640°C回火，即完成對熱強耐蝕鋼的熱處理。熱處理後熱強耐蝕鋼的抗拉強度可為1915MPa，屈服強度可為1685MPa，斷面收縮率可為18.6%，延伸率可為8. 01%，硬度可為MHRC，衝擊韌性可為9. 8J。熱處理後的熱強耐蝕鋼還具有優良的高溫力學性能，400°C時抗拉強度達1778MPa，600°C時抗拉強度達 1245MPa，600°C回火3次紅硬性測試結果為52. 6HRC。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
十二不同的是步驟二中淬火溫度為 1050 1100°C。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施方式
十二不同的是步驟二中淬火溫度為 1105 1150°C。
具體實施方式
十五本實施方式與具體實施方式
十二不同的是步驟二中回火溫度為 580 0C ο具體實施方式
十六本本實施方式與具體實施方式
十二不同的是步驟二中回火溫度為600°C。
具體實施方式
十七本實施方式中製備和熱處理熱強耐蝕鋼的方法如下一、按熱強耐蝕鋼中各成分質量百分含量0. 45 % 0. 55 %的C、3. 5 % 4. 5 %的Cr、2. 5 % 3. 5% 的 Μο、0· 5%~ 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5%~ 1. 5% 的 Μη、0· 5%~ 1. 5% 的Si和餘量狗的比例用中頻真空熔煉爐冶煉得到鑄態合金；二、將鑄態合金經過1200°C 擴散退火處理3小時，在鍛造比大於3 1、950°C 1050°C的條件下鍛造處理，在1080°C固溶2小時正火後在850°C保溫2小時退火，然後在1080°C淬火，再在520°C 640°C回火，即完成對熱強耐蝕鋼的熱處理。由圖1看出熱強耐蝕鋼經過1080°C淬火該鋼種可獲得較好的強韌性匹配，韌性最好，強度較高。熱處理後熱強耐蝕鋼的抗拉強度可為1915MPa，屈服強度可為1685MPa，斷面收縮率可為18.6%，延伸率可為8. 01%，硬度可為MHRC，衝擊韌性可為9. 8J。熱處理後的熱強耐蝕鋼還具有優良的高溫力學性能，400°C時抗拉強度達1778MPa，600°C時抗拉強度達 1245MPa，600°C回火3次紅硬性測試結果為52. 6HRC。
具體實施方式
十八本實施方式中製備和熱處理熱強耐蝕鋼的方法如下一、按熱強耐蝕鋼中各成分質量百分含量0. 45 % 0. 55 %的C、3. 5 % 4. 5 %的Cr、2. 5 % 3. 5%的 Μο、0· 5%~ 1. 5%的 V、0. 05% 0. 2%的 Nb、0. 5%~ 1. 5%的 Μη、0· 5%~ 1. 5% 的Si和餘量狗的比例用中頻真空熔煉爐冶煉得到鑄態合金；二、將鑄態合金經過1200°C 擴散退火處理3小時，在鍛造比大於3 1、950°C 1050°C的條件下鍛造處理，在1080°C固溶2小時正火後在850°C保溫2小時退火，然後在1100°C淬火，再在520°C 640°C回火，即完成對熱強耐蝕鋼的熱處理。本實施方式中經過1100°C淬火的鋼種比經過1080°C淬火的鋼種韌性偏差但強度提尚。熱處理後熱強耐蝕鋼的抗拉強度可為1915MPa，屈服強度可為1685MPa，斷面收縮率可為18.6%，延伸率可為8. 01%，硬度可為MHRC，衝擊韌性可為9. 8J。熱處理後的熱強耐蝕鋼還具有優良的高溫力學性能，400°C時抗拉強度達1778MPa，600°C時抗拉強度達 1245MPa，600°C回火3次紅硬性測試結果為52. 6HRC。
具體實施方式
十九本實施方式中製備和熱處理熱強耐蝕鋼的方法如下一、按熱強耐蝕鋼中各成分質量百分含量0. 45 % 0. 55 %的C、3. 5 % 4. 5 %的Cr、2. 5 % 3. 5%的 Μο、0· 5%~ 1. 5%的 V、0. 05% 0. 2%的 Nb、0. 5%~ 1. 5%的 Μη、0· 5%~ 1. 5% 的Si和餘量狗的比例用中頻真空熔煉爐冶煉得到鑄態合金；二、將鑄態合金經過1200°C 擴散退火處理3小時，在鍛造比大於3 1、950°C 1050°C的條件下鍛造處理，在1080°C固溶2小時正火後在850°C保溫2小時退火，然後在980°C淬火，再在520°C回火，即完成對熱強耐蝕鋼的熱處理。熱處理後熱強耐蝕鋼的抗拉強度可為1915MPa，屈服強度可為1685MPa，斷面收縮率可為18.6%，延伸率可為8. 01%，硬度可為MHRC，衝擊韌性可為9. 8J。熱處理後的熱強耐蝕鋼還具有優良的高溫力學性能，400°C時抗拉強度達1778MPa，600°C時抗拉強度達 1245MPa，600°C回火3次紅硬性測試結果為52. 6HRC。
具體實施方式
二十本實施方式中製備和熱處理熱強耐蝕鋼的方法如下一、按熱強耐蝕鋼中各成分質量百分含量0. 45 % 0. 55 %的C、3. 5 % 4. 5 %的Cr、2. 5 % 3. 5%的 Μο、0· 5%~ 1. 5%的 V、0. 05% 0. 2%的 Nb、0. 5%~ 1. 5%的 Μη、0· 5%~ 1. 5%的Si，0. 1. 0%的稀土 Ce和餘量為!^e的比例用中頻真空熔煉爐冶煉得到鑄態合金； 二、將鑄態合金經過1200°C擴散退火處理3小時，在鍛造比大於3 1、950°C 1050°C的條件下鍛造處理，在1080°C固溶2小時正火後在850°C保溫2小時退火，然後在1120°C淬火， 再在640°C回火，即完成對熱強耐蝕鋼的熱處理。熱處理後熱強耐蝕鋼的抗拉強度可為1915MPa，屈服強度可為1685MPa，斷面收縮率可為18.6%，延伸率可為8. 01%，硬度可為MHRC，衝擊韌性可為9. 8J。熱處理後的熱強耐蝕鋼還具有優良的高溫力學性能，400°C時抗拉強度達1778MPa，600°C時抗拉強度達 1245MPa，600°C回火3次紅硬性測試結果為52. 6HRC。
具體實施方式
二十一本實施方式中製備和熱處理熱強耐蝕鋼的方法如下一、 按熱強耐蝕鋼中各成分質量百分含量0. 45% 0. 55%的C、3. 5% 4. 5%的Cr、2. 5% 3. 5% 的 Mo、0. 5% 1.5%的乂、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5% 1. 5% 的 Μη、0. 5% 1.5% 的Si和餘量狗的比例用中頻真空熔煉爐冶煉得到鑄態合金；二、將鑄態合金經過1200°C 擴散退火處理3小時，在鍛造比大於3 1、950°C 1050°C的條件下鍛造處理，在1080°C固溶2小時正火後在850°C保溫2小時退火，然後在1080°C淬火，再在520°C 640°C回火，即完成對熱強耐蝕鋼的熱處理。
權利要求
1.熱強耐蝕鋼，其特徵在於熱強耐蝕鋼按照質量百分含量由0.45% 0.55%的C、 3. 5% 4. 5% 的 Cr、2. 5% 3. 5% 的Μο、0· 5%~ 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5%~ 1. 5%的Μη、0· 5%~ 1. 5%的Si和餘量的Fe組成。
2.熱強耐蝕鋼，其特徵在於熱強耐蝕鋼按照質量百分含量由0.45% 0. 55%的C、3.5% 4. 5% 的 Cr、2. 5% 3. 5% 的Μο、0· 5%~ 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5%~ 1. 5%的 Μη、0. 5% 1. 5%的 Si，0. 1. 0%的稀土 Ce，餘量為!^e 組成。
3.權利要求1所述熱強耐蝕鋼的製備和熱處理方法，其特徵在於製備和熱處理熱強耐蝕鋼的方法如下一、按熱強耐蝕鋼中各成分質量百分含量0. 45% 0. 55^^9(^3.5%-4.5% 的 Cr,2. 5%~ 3. 5% 的 Μο、0· 5%~ 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5%~ 1. 5% 的Μη、0. 5% 1. 5%的Si和餘量!^e的比例用中頻真空熔煉爐冶煉得到鑄態合金；二、將鑄態合金經過擴散退火處理和鍛造處理，在1080°C固溶2小時正火後在850°C保溫2小時退火，然後在980°C 1200°C淬火，再在520°C 640°C回火，即完成對熱強耐蝕鋼的熱處理。
4.根據權利要求3所述製備和熱處理熱強耐蝕鋼的方法，其特徵在於步驟二中淬火溫度為 1050 1100°C。
5.根據權利要求3所述製備和熱處理熱強耐蝕鋼的方法，其特徵在於步驟二中淬火溫度為 1105 1150°C。
6.根據權利要求3所述製備和熱處理熱強耐蝕鋼的方法，其特徵在於步驟二中回火溫度為 580°C 600°C。
7.權利要求2所述熱強耐蝕鋼的製備和熱處理方法，其特徵在於製備和熱處理熱強耐蝕鋼的方法如下一、按熱強耐蝕鋼中各成分質量百分含量0. 45% 0. 55%的C、3. 5% 4. 5% 的 Cr,2. 5%~ 3. 5% 的 Μο、0· 5%~ 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5%~ 1. 5% 的Mn、0. 5 % 1. 5 %的Si，0. 1 % 1. 0 %的稀土 Ce和餘量為!^e的比例用中頻真空熔煉爐冶煉得到鑄態合金；二、將鑄態合金經過擴散退火處理和鍛造處理，在1080°C固溶2小時正火後在850°C保溫2小時退火，然後在980°C 1200°C淬火，再在520°C 640°C回火，即完成對熱強耐蝕鋼的熱處理。
8.根據權利要求7所述製備和熱處理熱強耐蝕鋼的方法，其特徵在於步驟二中淬火溫度為 1050 1100°C。
9.根據權利要求7所述製備和熱處理熱強耐蝕鋼的方法，其特徵在於步驟二中淬火溫度為 1105 1150°C。
10.根據權利要求7所述製備和熱處理熱強耐蝕鋼的方法，其特徵在於步驟二中回火溫度為580°C 600°C。
全文摘要
熱強耐蝕鋼及其製備和熱處理方法，它涉及一種鋼及其熱處理方法。本發明的目的是為了提供一種具備良好高溫力學性能與常溫耐蝕性能的熱強耐蝕鋼及其製備和熱處理方法。熱強耐蝕鋼由C、Cr、Mo、V、Nb、Mn、Si和Fe組成。製備和熱處理方法如下一、按照上述熱強耐蝕鋼的各成分配比用中頻真空熔煉爐冶煉得到鑄態合金；二、將鑄態合金經過擴散退火處理和鍛造處理，在1080℃固溶2小時正火後在850℃保溫2小時退火，然後淬火、回火，即完成對熱強耐蝕鋼的熱處理。本發明熱強耐蝕鋼中的碳保證了熱強耐蝕鋼的強度；鉻保證熱強耐蝕鋼具有一定的耐蝕性能；鉬、釩、鈮尤其是鈮的添加有利於熱強耐蝕鋼熱強性的提高。
文檔編號C22C38/26GK102181787SQ20111009115
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月12日 優先權日2011年4月12日
發明者劉勇, 劉海亮, 崔聰聰, 朱景川, 來忠紅 申請人:哈爾濱工業大學