[發(fā)明專利]超淬透性鋼的制備方法

有效

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• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110079732B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設計）人: 張福成;陳晨;孫東云
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/24;C22C38/46
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 舒麗亞

本發(fā)明提供一種超淬透性鋼，這是一類中、高碳鋼，其中：V:0.15～0.25wt％、N≤0.008wt％，并且，Al的總量≥4N。該鋼用電爐冶煉，經鑄造、鍛造或者軋制成形；對鋼進行奧氏體化處理，奧氏體化溫度為Ac3(Acm)+60～100℃，然后進行淬火處理。制備的鋼具有超高淬透性，其中，V的淬透性影響因子較常規(guī)條件下提高5倍以上，使鋼的整體淬透性提高50％以上。

技術領域

本發(fā)明屬于鋼材料技術領域，涉及一種超淬透性鋼及其制備方法。

技術背景

淬透性是影響鋼材力學性能的重要因素，優(yōu)異的淬透性可以保證鋼件在整個截面獲得均勻一致的力學性能，這對于大尺寸零部件尤其重要。為了提高鋼鐵材料的淬透性，材料科學工作者進行了大量的研究工作，總結出可以通過過熱處理和合金化處理兩種方式提高鋼鐵材料的淬透性。然而，雖然過熱處理可以提高鋼材的淬透性，但是同樣容易引起晶粒異常粗大，這對于材料的綜合力學性能是不利的。合金化處理方式往往通過在鋼材中添加大量的合金元素以達到提高淬透性的目的，但是又會造成生產成本的大幅度提高。因此，在保證低成本同時又不惡化鋼鐵材料綜合力學性能的前提下，研究一種新型的并且具有普遍適用性的技術來提高鋼鐵材料淬透性具有重要的工程意義和科學價值。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種超淬透性鋼及其制備方法，提供了一種簡單易行的提高中、高碳鋼鐵材料淬透性的技術，通過限定鋼中添加V、Al和N元素的含量和較高的奧氏體化溫度，保證V在鋼中的固溶含量并促進V在晶界的偏聚，使V對鋼淬透性的貢獻大大提高，與此同時，在該溫度下還能生成少量VC阻礙晶粒粗化。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種超淬透性鋼，其包括以下質量比的組分：C:0.45～0.95wt％，V:0.15～0.25wt％，N≤0.008wt％，并且Al的總量大于等于N含量的4倍，其余為Fe和不可避免的雜質。

一種上述超淬透性鋼的制備方法，其具體包括以下步驟：

S1、采用上述組分利用電爐進行煉鋼，然后鋼經過鑄造、鍛造或者軋制成形；

S2、對鋼進行奧氏體處理，奧氏體化溫度為鋼的Ac3+60～100℃或Acm+60～100℃，然后對鋼進行淬火處理，得到超淬透性鋼。

優(yōu)選地，所述淬火介質為水或油。

本發(fā)明還提供一種超淬透性鋼，其包括以下質量比的組分：C:0.48wt％，Mn:0.85wt％，Cr:0.63wt％，Si:0.34wt％，V:0.15wt％，Al:0.08wt％，N:0.004wt％，余量為Fe。

本發(fā)明還提供另一種超淬透性鋼，其包括以下質量比的組分：C:0.89wt％，Ni:0.95wt％，Cr:0.78wt％，Si:0.20wt％，V:0.24wt％，Al:0.21wt％，N:0.006wt％，余量為Fe。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明通過限定鋼中添加V、Al和N元素的含量和較高的奧氏體化溫度，保證V在鋼中的固溶含量并促進V在晶界的偏聚，使V對鋼淬透性的貢獻大大提高，與此同時，在該溫度下還能生成少量VC阻礙晶粒粗化。

2、Al除了對鋼水起到脫氧作用外，還需有足夠的Al來固定鋼中的N，避免N與V反應生成VN，故保證Al的總量≥4N。

3、在保證不顯著粗化原始奧氏體晶粒的前提下，對鋼進行較高溫度的奧氏體處理，奧氏體化溫度選取為鋼的Ac3+60～100℃，然后對鋼進行淬火處理，得到的鋼具有高的淬透性，V在鋼中的淬透性影響因子提高5倍以上，而鋼的淬透性提高50％以上。

4、選用恰當的奧氏體化溫度，控制V的固溶和VC的析出，在保證V足夠固溶含量發(fā)揮淬透性的條件下，生成少量VC，阻礙奧氏體晶粒長大。