[發明專利]錳硼系低碳微合金高強度非調質鋼及其生產方法

無效

• 申請號: 201210083378.3
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN102605249A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 田玉新;張景海;郭軍霞;顧雄;趙肅武;童英豪;張玩良;周小弟;徐傳兵
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C22C33/04;C21D8/00
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本發明屬于合金鋼領域，主要涉及一種錳硼系低碳微合金高強度非調質鋼及其生產方法。

背景技術

近年來，隨著汽車行業的迅猛發展，對汽車零部件用鋼的需求量越來越大，對其性能要求也越來越高。35CrMo、40CrMnMo等廣泛用于汽車軸類件，這類軸類件必須經調質處理后才能使用，要求性能指標達到Rm≥980MPa，R_p0.2≥785MPa，A₅≥10％，Z≥45％以上，這種工藝能耗高，工序多，導致生產成本高，有時不可避免要產生變形、開裂、氧化和脫碳等缺陷。而非調質鋼因具有簡化生產工藝，較少變形開裂，從而降低能耗和生產成本等優點而受世界各國的重視，得到迅速發展和應用，非調質鋼在汽車行業的廣泛應用也成為提高汽車市場競爭力的一個重要途徑。本發明的目的是提出一種軋后空冷，不需任何熱處理，即可得到抗拉強度Rm≥1000MPa，A₅≥15％，Z≥50％以上，成本較低的Mn-B系低碳微合金貝氏體非調質鋼，以滿足汽車行業對零部件性能日益提高的要求。其特點是使用廉價的C、Mn、Si等元素，添加微量的V、Ti、Nb、B等元素取代調質鋼中的Cr、Ni、Mo等貴重元素，可應用于制造軸類、連桿、高強度標準件等零部件。

現有有關Mn-B系低碳微合金非調質鋼均通過加入一定量的Cr，有的還添加一定量的Ni、Mo來提高強韌性，這必然會增加合金的制造成本。又如中國專利公開號CN1657643A是通過添加Cu元素來提高鋼的強度及低溫韌性，但在熱加工過程中會產生Cu的熱脆性。又如中國專利公開號CN1657643A、CN101597716A、CN101568661A發明中對鋼中氣體N含量有一定的控制范圍要求，增加了冶煉難度。又如中國專利公開號CN1477226A、CN101597716A要求鋼中添加RE、Ca、Zr等一種或一種以上的合金元素，使制造工藝復雜，生產成本增加。如表1所示。

表1單位：wt％

發明內容

本發明的目的是提供一種錳硼系低碳微合金高強度非調質鋼及其生產方法，在保證鋼的強韌性的前提下(Rm≥1000MPa，A₅≥15％，Z≥50％)，充分利用廉價的C、Si、Mn等元素，添加微量的V、Ti、Nb、B等元素，降低貴重元素Cr、Ni、Mo、Cu的應用，且本發明鋼中不需添加冶煉過程中難于控制的N、RE、Ca、Zr等元素，從而簡化工藝，降低制造成本；而且，由于本發明鋼種在軋后空冷就具備良好的綜合性能，因此可以取消調質熱處理工序，從而簡化其生產工藝，提高生產效率，降低生產成本。

為達到上述目的，本發明的的技術方案是：

本發明的錳硼系低碳微合金高強度非調質鋼，其化學成分重量百分比為：C：0.17～0.25％、Si：0.80～1.20％、Mn：1.60～2.50％；V：0.08～0.15％、Nb：0.015～0.10％、Ti：0.01～0.06％、Al：0.015～0.05％；B：0.0005～0.005％、其余為Fe和不可避免的雜質，雜質元素的總量低于0.05％。

在本發明的合金鋼成分設計中：

C，是保證鋼室溫強度和淬透性所必需的成分，固溶強化作用顯著，是保證在非調質狀態下能夠達到所需強度必不可少的元素，碳含量低于0.15％時淬透性和強度不夠，但C含量過高則降低貝氏體轉變溫度，不利于貝氏體形成。優選C含量為0.17～0.25％。

Si，加入鋼中起到了脫氧和固溶強化的作用，且Si能抑制貝氏體中碳化物的析出，改變貝氏體的形態，提高貝氏體韌性。含量低于0.80％效果不明顯。當含量超過1.20％后，加工性和韌性惡化。優選Si含量為0.80～1.20％。

Mn，是主要的強韌化元素，Mn可以提高淬透性并確保強度，且能提高V、Ti在奧氏體中的固溶度，增強其沉淀強化效果；Mn的加入將細化鋼的組織，提高韌性。Mn能擴大奧氏體區，促進鋼的中溫組織轉變，即獲得貝氏體組織。若達到上述效果，Mn含量必須在1.50％以上，另一方面，若Mn含量過高，則鋼的韌性降低。為此，優選的Mn含量為1.60～2.50％。

Al，在鋼中起到了脫氧和細化晶粒的作用。當加入量低于0.01％時，效果不明顯，加入量超過0.06％時會使鋁系夾雜物顆粒增大，使力學性能變差。優選在0.015～0.05％。