[發明專利]一種適用于鍛造余熱淬火的中碳合金鋼

無效

• 申請號: 201110365478.0
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102383036A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 葛艷明;孔見;李周;葛阿金;袁志偉;楊志華
• 申請（專利權）人: 江蘇金源鍛造股份有限公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C21D1/18
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 蔣家華

技術領域

本發明屬于合金鋼技術領域，尤其涉及一種適用于鍛造余熱淬火的中碳合金鋼。

背景技術

調質鋼一般是指含碳量在0.3-0.6%的中碳鋼，一般情況下，當零件要求具有很好的綜合機械性能時用這類鋼來制作；在保持較高的強度的同時又具有很好的塑性和韌性,人們往往使用調制處理來達到這個目的,所以人們習慣上就把這一類鋼稱作調質鋼。各類機器上的結構零件大量采用調質鋼，是結構鋼中使用最廣泛的一類鋼。

表1為常見調質鋼的原料組成及重量配比表(wt%)，根據表1可以看出調質鋼在化學成分上的主要特點是中碳，并輔以合金化。主加合金元素有Mn、Cr、Si、Ni及B等。這些元素的加入可以提高鋼的淬透性，保證機械零件整體具有良好綜合力學性能，這是調質鋼成分設計的主要著眼點；輔加合金元素有Mo、W、V等碳化物形成元素，它們一般加在含有主加元素鋼中，且含量較少。主要作用是細化晶粒、提高回火穩定性和鋼的強韌性。調質鋼一般用以制作大的結構件，所以淬透性至關重要。由于Cr、Ni、V、Mo、W均比較昂貴，在調質鋼中添加這些元素成本較高。

表1

?????????????????????????????????????????????????

目前調質鋼的熱處理工藝主要采用淬火+500-650℃高溫回火，而沒有采用鍛造余熱熱處理；鍛造余熱熱處理指的是在鍛后利用鍛造余熱立即進行熱處理的一種工藝，其中包括鍛造余熱淬火、退火及正火等，在這些工藝中，中碳鋼經鍛造余熱淬火+高溫回火處理可獲得較好的綜合性能。結合鍛造余熱淬火技術的工藝特點，開發適用于鍛造余熱淬火的中碳合金鋼，充分發揮材料與工藝特性，在節約成本的條件下仍然能夠取得優異的綜合性能顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠降低成本，經鍛造余熱淬火后能夠獲得很好的綜合機械性能的中碳合金鋼。

?本發明通過如下方案來實現：

一種適用于鍛造余熱淬火的中碳合金鋼，所述合金鋼的成分配比為：

C：0.25~0.55%；??????????Si：0.20~0.60%：

Mn：0.90~1.70%；?????????Ti：0.08~0.25%；

B：0.001~0.005%；?????????P：≤0.035%；

S：0.01~0.07%，

余量為Fe和不可避免的雜質。

作為改進，所述中碳合金鋼的金相組織為回火索氏體。

????以下介紹本發明的合金鋼中各元素的特點：

C：最為經濟的強化元素，可以有效提高鋼種的淬透性，通過固溶強化提高馬氏體強度，回火后析出碳化物形成彌散強化。

Si：固溶于回火索氏體基體中，可以起到強化作用，高溫下溶解于奧氏體中提高淬透性，推遲淬火馬氏體的回火轉變，在含量大于0.60%條件下，提高材料強度效果顯著，但對韌性有不利的影響。

Mn：增加奧氏體穩定性，推遲先共析鐵素體和珠光體相變，推遲淬火馬氏體的回火轉變，回火后與碳作用可以形成合金滲碳體，提高材料強度。錳的存在還有利于顯微結構細化，增加析出物的相對量，在含量較高時，與硼共同作用，容易在冷卻速度較低時形成貝氏體組織，但由于本發明是應用于鍛造余熱淬火條件之下，高溫形變有效地推遲了貝氏體轉變，因而不易產生影響材料韌性和疲勞性能的貝氏體轉變。

B：硼的加入量很小，但作用強度很大，又比較便宜，也是一種主要的提高淬透性的元素，在中碳合金調質鋼中往往作為一種有效的提高淬透性的合金元素。高溫下，硼偏聚于奧氏體晶界、形變帶等缺陷區域，可以減弱錳在高溫下促進奧氏體晶粒長大的效應，且這種偏聚可以推遲合金的動態與準靜態回復與再結晶，使高溫形變效應保留至熱處理狀態，可以獲得好的形變強化效果。

Ti：液態生成的TiN顆粒粗大，固態析出Ti(CN)，在較低溫度下析出TiC，具有一定析出強化效果，提高屈服強度；與鋼種S結合生成Ti4C2S2，增加材料切削性能；在鍛造加熱過程中鈦的化合物可以釘扎晶界，細化鍛后組織；在高溫加熱溶解的鈦可以推遲回復與再結晶過程；在高溫形變帶等缺陷區的析出，也可以推遲合金的動態與準靜態回復與再結晶，阻止鍛造過程晶粒長大，保留高溫形變效應至熱處理狀態；且鈦可以有效吸納捕捉超過固溶極限的鋼中的剩余氫，可以有效改善鋼的耐氫裂紋性，保證了該鋼種在鍛造余熱淬火條件下不易產生氫導致的白點等缺陷。