[發明專利]一種細晶粒無鋁超高碳低合金鋼及制備方法

在審

• 申請號: 201710236184.5
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN107190213A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 薛貫魯
• 申請（專利權）人: 濟寧市技師學院
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C22C38/46;C22C38/02;C22C38/04;C22C33/04;C21D6/00
• 代理公司: 山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司37108
• 代理人: 孟凡強

技術領域

本發明涉及高碳鋼技術領域，尤其涉及一種細晶粒無鋁超高碳低合金鋼及制備方法。

背景技術

超高碳鋼低合金鋼是指碳含量1.0%—2.1%、合金元素含量＜5%的鐵基合金材料。由于超高碳鋼組織結構中易于存在網狀或粗大片狀碳化物，致使其脆性很高，應用空間受到限制。新近研究表明，通過一定的加工處理，超高碳鋼可以具有高的硬度、良好的延展性、耐磨性以及高溫下的超塑性，因而彰顯廣泛的應用前景。已有報道，采用熱機械加工+離異共析轉變、變質處理+熱處理以及多重熱處理等方法可以改善超高碳鋼的組織結構。所報道的技術，一是通過熱機械加工或變質處理以改善碳化物的結構狀態；二是通過多重循環熱處理工藝來調整碳化物的結構狀態，工藝過程復雜且能量耗損高。本文針對一種無鋁超高碳鋼，嘗試通過調節熱處理工藝參數控制組織結構，使材料具備優異的綜合力學性能。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有技術的不足之處，提供一種細晶粒超高碳低合金鋼，還提供一種細晶粒超高碳低合金鋼的制備方法，控制合金元素并結合中溫等溫熱處理，以改善鋼的組織,起到細化晶粒、保障材料的優異力學性能；采用不經熱變形處理及多重熱處理而控制材料的細晶化技術；通過一定的中溫等溫淬火處理控制材料獲得具有細晶化的馬氏體/貝氏體復相組織，從而保障超高碳鋼具有綜合優異力學性能；形成既節能環保，又易于實際控制的超高碳鋼細晶化制備技術。

一種細晶粒無鋁超高碳低合金鋼，由以下組分及重量分數組成：

C1.45-1.80％，Mn0.06-0.21％，Ni0.03-0.17％，Mo0.01-0.15％，V0.02-0.28％，Si0.07-0.16％，Cr0.04-0.21％，P＜0.15％，S＜0.12％，其余為Fe。

優選地，一種細晶粒無鋁超高碳低合金鋼，由以下組分及含量組成：

C1.56-1.80％，Mn0.09-0.15％，Ni0.04-0.16％，Mo0.03-0.11％，V0.07-0.23％，Si0.11-0.16％，Cr0.07-0.18％，P＜0.15％，S＜0.22％，其余為Fe。

進一步優選地，一種細晶粒無鋁超高碳低合金鋼，由以下組分及含量組成：

C1.67-1.80％，Mn0.12-0.15％，Ni0.08-0.13％，Mo0.06-0.10％，V0.11-0.17％，Si0.13-0.14％，Cr0.10-0.13％，P＜0.15％，S＜0.22％，其余為Fe。

再進一步優選地，一種細晶粒無鋁超高碳低合金鋼，由以下組分及含量組成：

C1.72-1.80％，Mn0.13-0.15％，Ni0.11-0.13％，Mo0.07-0.10％，V0.13-0.16％，Si0.13-0.14％，Cr0.10-0.12％，P＜0.15％，S＜0.22％，其余為Fe。

本發明還提供一種細晶粒無鋁超高碳低合金鋼的制備方法，包括以下步驟：

a.前期準備：將C和Fe根據重量分數配比好，放入熔融爐內；

b.熔融：升溫，使爐內溫度達到1000-1200℃，處理時間為2小時；

c.初期熱處理：降溫，使爐內溫度達到900-950℃，依順序依次加入配好的Mn、Ni、Mo、V和Cr，處理時間為0.5小時，并在該溫度下對無鋁超高碳低合金鋼進行等溫退火處理，處理時間為3小時；

d.中期熱處理：降溫，使爐內溫度達到800-850℃，依順序依次加入配好的Si、P和S，處理時間為0.5小時，并在該溫度下對無鋁超高碳低合金鋼進行等溫處理，處理時間為1小時；

e.后期熱處理：降溫，使爐內溫度從800-850℃冷卻到300-360℃，冷卻速度為12-20℃/s，進行中溫等溫處理，等溫處理時間為1-1.5小時，使處理后的材料獲得具有細晶化的馬氏體/貝氏體復相組織，等溫處理后水冷至室溫即可結構合理，穩定性高，隔熱保溫效果好，避免資源不能充分利用。

本發明的有益效果是：控制合金元素并結合中溫等溫熱處理，以改善鋼的組織,起到細化晶粒、保障材料的優異力學性能；采用不經熱變形處理及多重熱處理而控制材料的細晶化技術；通過一定的中溫等溫淬火處理控制材料獲得具有細晶化的馬氏體/貝氏體復相組織，從而保障超高碳鋼具有綜合優異力學性能；形成既節能環保，又易于實際控制的超高碳鋼細晶化制備技術。

具體實施方式

一種細晶粒無鋁超高碳低合金鋼，由以下組分及重量分數組成：