[發(fā)明專利]一種閥箱用金屬材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310395608.4
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103451554A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建國;韋品榮
• 申請（專利權(quán)）人: 上海清河機(jī)械有限公司
• 主分類號: C22C38/46
• 分類號: C22C38/46;C22C38/60;C22C33/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王婧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種閥箱用金屬材料及其制備方法，屬于優(yōu)質(zhì)合金鋼改性技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，高強(qiáng)度高韌性金屬材料的發(fā)展具有高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕和優(yōu)良塑性等特性為一體，還具有優(yōu)良的塑性和韌性、減小缺口敏感性、高的疲勞強(qiáng)度、高的抗蝕性、良好的工藝性能，符合資源情況等，是近年來研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。其主要廣泛應(yīng)用于制作高壓力容器、耐壓殼體、深潛救生器、高壓結(jié)構(gòu)件、宇航設(shè)備、裝甲車輛等領(lǐng)域。因此，高強(qiáng)度高韌性金屬材料不僅是鋼鐵材料研究的重要方向，而且具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

一般來講，鋼鍛件的強(qiáng)度與韌塑性表現(xiàn)為相互牽制的關(guān)系，硬度高，強(qiáng)度大的鋼鍛件，其韌性和塑性偏低；反之，追求較高的韌塑性，就必須犧牲降低鋼的強(qiáng)度，因此，高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕的開發(fā)難度極大，為了得到一定量的殘余奧氏體以保證韌性，設(shè)計(jì)特殊熱處理工藝為：較低溫度奧氏體化，可以得到細(xì)晶奧氏體組織，淬火到一定溫度以獲得適量的貝氏體。淬火溫度或貝氏體鐵素體量為決定鋼最終強(qiáng)度的主要因素之一。在淬火溫度也可能是貝氏體沉淀出碳化化物。為使更多殘余奧氏體富碳并穩(wěn)定到室溫，常用較高溫度停留進(jìn)行碳分配，最后空冷到室溫，其中，淬火溫主度、分配溫度和在分配溫度下停留的時(shí)間決定貝氏體鐵素體量及其碳含量，以及殘余奧氏體量和含碳量，從而決定鋼的強(qiáng)度、延伸率和韌性。目前，國內(nèi)外對此已經(jīng)進(jìn)行了很多在有益的探索和開發(fā)，已經(jīng)形成了多項(xiàng)科研成果和專利。經(jīng)對比分析這類成果和專利所開發(fā)的高強(qiáng)度高韌性金屬材料相關(guān)的制造方法可以發(fā)現(xiàn)，對鋼材的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性都有極大的提高，但還是存在以下問題：

1、現(xiàn)有的高強(qiáng)度高韌性鋼在利用細(xì)化馬氏體組織強(qiáng)化時(shí)，能達(dá)到較高強(qiáng)度和硬度，但韌性和塑性都不是很好；

2、現(xiàn)有的高強(qiáng)度高韌性鋼在利用細(xì)化馬氏體組織強(qiáng)化時(shí)，一般為中低碳貝氏體鋼，碳含量不高，主要合金元素Si、Mn、Cr、Mo含量少，貝氏體轉(zhuǎn)變溫度高，塑性和韌性良好，但抗拉強(qiáng)度一般不超過1100MPa；

3、現(xiàn)有的高強(qiáng)度高韌性鋼，為了提高鋼的韌性，通常采取在鋼中形成鐵素體／珠光體、鐵素體／貝氏體等的復(fù)相組織，具有較高的韌性，但強(qiáng)度不足。

4、現(xiàn)有的高強(qiáng)度高韌性鋼，為了提高鋼的強(qiáng)度，通常采取在鋼中形成鐵素體／馬氏體、殘余奧氏體／貝氏體等的復(fù)相組織，具有較高的強(qiáng)度，但韌性不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述中的缺點(diǎn)與不足，提供一種高強(qiáng)度高韌性金屬材料及其制備方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種閥箱用金屬材料，其特征在于，由C0.26-0.35wt％、Mn0.45-0.65wt％、Si0.15-0.35wt％、S≤0.005wt％、P≤0.010wt％、Cr1.00-1.20wt％、Ni2.5-4.0wt％、Mo0.45-0.60wt％、V0.08-0.15wt％、Cu≤0.25wt％、Al≤0.035wt％、Sn≤0.010wt％、Sb≤0.008wt％、As≤0.010wt％、Co≤0.025wt％、Pb≤0.008wt％、H≤2ppm、O≤20ppm、N≤90ppm以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。

本發(fā)明中碳含量為0.26-0.35wt％，為的是降低相變溫度，使呈超細(xì)的貝氏體鐵素體組織；加入Mn、Cr為了提高奧氏體的穩(wěn)定性；加Mo是為了消除回火脆性(鋼中不可避免地含有害的P)；含足夠的Si以阻礙滲碳體的沉淀。

本發(fā)明還提供了一種閥箱用金屬材料的制備方法，其特征在于，具體步驟為：

第一步：將入爐鐵水進(jìn)行預(yù)處理，以降低鐵水中的S和P含量；將鐵水90～95重量份和廢鋼8～12重量份加入轉(zhuǎn)爐，兌入生鐵塊8～12重量份及燒結(jié)礦147～160重量份進(jìn)行熔煉，轉(zhuǎn)爐熔煉時(shí)間為40-60分鐘，出鋼溫度為1630-1650℃；將熔煉后的鋼水進(jìn)入LF爐進(jìn)行爐外精煉處理，處理時(shí)間為50-70分鐘，搬出溫度為1630-1650℃，爐外精煉處理后鋼水中的S≤0.005wt％、P≤0.010wt％；將鋼水進(jìn)行真空除氣處理，處理后鋼中的H≤2ppm、O≤20ppm、N≤90ppm；連鑄，并將所得的連鑄坯進(jìn)行電渣重熔，得到鋼錠；