[發明專利]低碳錨桿用合金鋼及熱處理工藝

有效

• 申請號: 201410622563.4
• 申請日: 2014-11-08
• 公開（公告）號: CN104328341A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 姚圣法;吳海洋
• 申請（專利權）人: 江蘇天舜金屬材料集團有限公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C22C38/60;C21D6/00
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 任立

技術領域

本發明涉及一種低碳合金鋼及其熱處理工藝，具體的說是一種低碳錨桿用合金鋼及熱處理工藝，屬于金屬冶煉及其熱處理工藝技術領域。

背景技術

錨桿是指鉆鑿巖孔，然后在巖孔中灌入水泥沙漿并插入一根鋼材，當砂漿凝結硬化后鋼材便錨固在圍巖中，借助于這種錨固在圍巖中鋼材能有效地控制圍巖或淺部巖體變形，防止其滑動和坍塌，這種插入巖孔，錨固在圍巖中從而使圍巖或上部巖體起到支護作用的鋼材稱為錨桿。

隨著煤礦開采深度的不斷增加，巷道支護越來越困難，礦井機械化開采程度提高引起巷道斷面不斷擴大，加之我國煤炭資源的分布特點，迫切需要能同時具有高強度和高塑性的新型高強韌性結構鋼。在我國，大多數煤礦錨桿原來采用直徑為16毫米的Q235(A3)鋼制造，目前普遍采用的是直徑為18~22毫米的低合金高強度螺紋鋼錨桿。現在推廣使用的是20MnSi和25MnSi螺紋鋼，其熱處理工藝均是淬火+高溫回火，經熱處理后的力學性能：抗拉強度≤850兆帕，屈服強度≤700兆帕，延伸率≤15%，這種工藝加熱溫度高，能源消耗大，生產成本高，綜合力學性能較差且難以獲得高強度和高塑性，嚴重制約我國錨桿材料的發展。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種低碳錨桿用合金鋼及熱處理工藝，改進熱處理工藝參數，使得該材料的熱處理工藝耗能低，生產成本低，生產工藝簡單，且綜合力學性能好。

為了解決以上技術問題，本發明提供一種低碳錨桿用合金鋼，其特征在于所述鋼材包含的成分及其重量百分含量為：碳：0.21～0.27%，硅：0.95～1.25%，錳：1.15～1.35%，磷≤0.015%，硫≤0.015%，鈦0.025%～0.030%，釩0.015%～0.022%，鎳0.02%～0.12%，鈮0.02%～0.05%，鈷0.0035%～0.0055%，硼0.0055%～0.0065%，其余為鐵和不可避免的雜質；

所述鋼材中尺寸為0.2-3.5μm的含鈦氧化物的復合夾雜物數量為1200-1400個/mm2；尺寸大于60μm的MnS復合夾雜物數量為6-8個/cm2，尺寸大于5μm的復合夾雜物數量小于2個/mm2；經≥50-200KJ/cm大熱輸入焊接后，焊接粗晶區-40℃沖擊功平均值大于50J；鋼材組織特征為：奧氏體晶界處為先共析鐵素體，平均晶粒尺寸65-67μm，所占面積分數小于40%；奧氏體晶粒內部為微細針狀鐵素體，所占面積分數大于60%。。

本發明的進一步限定技術方案，前述的低碳錨桿用合金鋼，所述雜質按重量百分比控制為：氧：≤0.0015%，氮：≤0.0080%，氫：≤0.0001%，砷：≤0.012%，鉛：≤0.010%，錫：≤0.010%，銻：≤0.010%。

前述的低碳錨桿用合金鋼，所述鋼材包含的成分及其重量百分含量為：碳：0.21%，硅：0.95%，錳：1.15%，磷：0.012%，硫：0.01:0%，鈦：0.025%，釩：0.015%，鎳；0.02%，鈮：0.02%，鈷：0.0035%，硼：0.0055%，其余為鐵和不可避免的雜質；所述雜質按重量百分比控制為：氧：≤0.0015%，氮：≤0.0080%，氫：≤0.0001%，砷：≤0.012%，鉛：≤0.010%，錫：≤0.010%，銻：≤0.010%。

前述的低碳錨桿用合金鋼，所述鋼材包含的成分及其重量百分含量為：碳：0.25%，硅：1.12%，錳：1.18%，磷：0.010%，硫：0.011%，鈦：0.025%，釩：0.019%，鎳：0.08%，鈮：0.04%，鈷：0.0045%，硼：0.0055%，其余為鐵和不可避免的雜質；所述雜質按重量百分比控制為：氧：≤0.0015%，氮：≤0.0080%，氫：≤0.0001%，砷：≤0.012%，鉛：≤0.010%，錫：≤0.010%，銻：≤0.010%。

前述的低碳錨桿用合金鋼，所述鋼材包含的成分及其重量百分含量為：碳：0.27%，硅：1.25%，錳：1.35%，磷：0.015%，硫：0.015%，鈦：0.030%，釩：0.022%，鎳：0.12%，鈮：0.05%，鈷：0.0055%，硼：0.0065%，其余為鐵和不可避免的雜質；所述雜質按重量百分比控制為：氧：≤0.0015%，氮：≤0.0080%，氫：≤0.0001%，砷：≤0.012%，鉛：≤0.010%，錫：≤0.010%，銻：≤0.010%。

一種低碳錨桿用合金鋼的熱處理方法，包括熱鍛→退火→回火→調質熱處理→冷卻→表面強化熱處理，