[發明專利]含鋁低溫貝氏體鋼的制備方法

有效

• 申請號: 201210504420.4
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103014527A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 張福成;呂博;王天生;鄭煬曾;張明;鄭春雷;楊志南
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C22C38/58;C22C33/04;C21D8/00
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 崔鳳英

技術領域本發明屬于金屬材料技術領域，特別涉及一種鋼鐵材料。

背景技術磨損和疲勞是材料破壞的主要形式，在冶金、鐵路、礦山和機械等行業使用的鋼軌、轍叉、襯板、軸承和齒輪等等，絕大部分因材料磨損和疲勞而失效，其造成的經濟損失十分驚人。據統計，在工業發達國家機械裝備及零件的磨損和疲勞所造成的經濟損失占國民經濟總產值的4％左右，因此，高性能耐磨損和抗疲勞鋼產品的研制和開發具有重要意義。

低碳貝氏體鋼因其具有高強度、高韌度、適當的硬度使其表現出優良的抗接觸疲勞和耐磨性能，使它成為制作高壽命鋼軌和轍叉等軌道部件的理想材料之一。并且，目前貝氏體鋼在制作鐵路轍叉和鋼軌方面有了越來越廣泛的應用。中碳貝氏體鋼是近幾十年來發展起來的高性能耐磨鋼，這類鋼是在低合金高強度鋼基礎上發展起來的，耐磨性能好，使用壽命可達傳統結構鋼的數倍，成為新一代耐磨鋼的代表。目前，國外高強度耐磨鋼牌號較多，發達國家的一些鋼鐵公司已經有了自己的系列產品和標準，如瑞典奧克隆德的Hardox系列、德國蒂森克虜伯的Xar系列、日本JFE的Everhard系列等，中國高強度耐磨鋼成分大多采用Mn-Si系列和Cr-Mo-V-B系列。但這些品牌的鋼板大多都是經過軋制生產線上淬火和回火得到淬火回火馬氏體組織，只有個別的是經過控軋控冷技術獲得連續轉變的貝氏體、馬氏體和殘余奧氏體綜合組織。眾所周知，軸承是機械設備中的關鍵基礎零件，它既要具有優良的耐磨性、又要具備高的抗接觸疲勞性能，軸承質量的優劣直接關系到整個設備的使用壽命。而軸承質量的好壞在很大程度上取決于材料及其熱處理工藝。傳統的軸承基本組織基本都是回火馬氏體組織，這種組織硬度高，但韌性較低。為了進一步提高軸承的服役壽命，近年來逐漸發展起了高碳貝氏體組織軸承鋼。

目前，世界上公布的關于貝氏體鋼制造技術的專利很多。其中，關于貝氏體鋼轍叉和鋼軌及其制造技術方面，有中國專利ZL200910227861.2、中國專利CN101423916A以及英國劍橋大學著名的材料科學家Bhadeshia教授發明的專利WO9622396A；關于貝氏體耐磨鋼板及其制造技術方面，有法國工業鋼克魯梭公司Beguinot的專利技術WO02004048620-A1（CN1714160A）和中國專利ZL200510079346.6；關于貝氏體軸承鋼的制造工藝技術方面，有中國專利ZL200610102027.7，瑞典奧瓦科鋼鐵股份公司的專利SE9702852-6（CN1214368A）和荷蘭SKF工程研究中心公司的專利WO0063450（CN1347462A）。然而，這些技術不能保證鋼完成充分的貝氏體相變；無法使貝氏體鋼達到更高的強度、硬度、韌性和塑性等優異的綜合力學性能。

發明內容本發明的目的在于提供一種工藝簡單、能充分貝氏體相變、具有高位錯密度的厚度尺寸跨尺度的含鋁低溫貝氏體鋼的制備方法。

本發明的技術方案如下：

（1）原材料的化學成分(wt％)為：C0.2～1.1、Al0.5～1.5、Si0.5～1.5、Mn0.2～2.0、Cr1.0～2.0、Ni0～1.0、Mo0.2～0.5、Ti＜0.01、V＜0.03、Nb＜0.01、S<0.02、P<0.02、O＜0.001、H＜0.0001，其余為Fe，其中鋁和硅含量1.5～2.5。

（2）采用電爐或者氧氣轉爐冶煉鋼水，將鋼水經過常規爐外精煉和常規真空脫氣處理，再經過常規的軋制或者鍛造成形。

（3）最終熱處理工藝為：

a、將上述鋼加熱到880～950℃進行奧氏體化處理；

b、以大于50℃/min的速度冷到鋼的Ms+10℃溫度；

c、從鋼的Ms+10℃溫度，以0.5～1.0℃/min的速度連續緩慢冷卻到鋼的Ms-100×C（wt％）℃溫度，其中C為原料中碳的質量百分比含量；

d、在250～350℃保溫20～30min進行奧氏體穩定化處理，隨后空冷至

室溫；e、最后在180～280℃保溫60min回火，空冷至室溫。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1、熱處理工藝中，中溫連續冷卻溫度區間是從鋼的Ms+10℃到Ms-100C（wt％）℃溫度，冷卻速度十分緩慢，從而保證鋼完成充分的貝氏體相變。

2、熱處理工藝中，增加了殘余奧氏體的穩定化處理工藝，從而保證鋼在服役過程中殘余奧氏體的穩定性能，有利于提高鋼的抗疲勞性能。