[發明專利]一種Ti微合金化高強韌性貝氏體非調質鋼及其控鍛控冷工藝和生產工藝

有效

• 申請號: 202010153259.5
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111118403B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 胡芳忠;汪開忠;劉學華;陳世杰;郝震宇;胡藝耀;楊少鵬;姜婷
• 申請（專利權）人: 馬鞍山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/06;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/50;C22C38/58;C21D8/06;C22C33/04
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 尹婷婷

本發明公開了一種Ti微合金化高強韌性貝氏體非調質鋼及其控鍛控冷工藝和生產工藝，所述Ti微合金化高強韌性貝氏體非調質鋼包括如下重量百分比的化學成分：C 0.20?0.30％、Si 0.20?0.40％、Mn 1.90?2.10％、P≤0.010％、S 0.030?0.050％、Cr 0.40?0.60％、V≤0.01％、Ti 0.030?0.050％、Ni≤0.20％、Mo≤0.20％、Als 0.020?0.045％、N 40?60ppm，其余為Fe和不可避免的雜質元素，且Ti?3.43*N≥0.017％且Ti×N≤0.00016％；此鋼種和40Cr調質鋼相比，在原材料成本相當的前提下，疲勞性能更高、與更高等級的42CrMo調質鋼相當，可為鍛造企業省略了熱處理回火工序，降低零件制造成本并減少能源消耗，可用來替代40Cr和42CrMo調質鋼制造對強韌性要求較高的零部件。

技術領域

本發明屬于合金結構鋼技術領域，具體涉及一種Ti微合金化高強韌性貝氏體非調質鋼及其控鍛控冷工藝和生產工藝。

背景技術

傳統的非調質鋼一般是在中碳(0.2～0.5％C)鋼中加入微量V，Nb，Ti等元素，進行控制軋制(鍛造)和控制冷卻，使得V，Nb，Ti等元素的碳化物和氮化物析出，實現強化作用，獲得與調質處理相近的力學性能，從而省去調質處理工序。在變形后的冷卻過程中，V元素的碳氮化物的析出強化作用最強，其強化作用在較寬的溫度范圍內處于較高的水平且變化不大，因而在鐵素體+珠光體型非調質鋼中，多采用單獨添加V或以V為主，同時添加Ti、Nb的復合微合金化。

但對于鐵素體+珠光體型非調質鋼，其抗拉強度最大只能達到～900MPa，當強度超過這一值時，其韌性急劇下降，很難滿足現代機械制造行業特別是汽車前軸等保安部件對鋼材強韌性的要求。在一定條件下，貝氏體可以兼具高溫轉變產物的塑、韌性和低溫轉變產物的強度，對此，貝氏體型非調質鋼由于具有良好強韌性配合而受到國內外研究者的重視。

貝氏體型非調質鋼由于相變溫度低，相變內應力大，鋼中可動位錯密度很高，致使貝氏體型非調質鋼在一般的控鍛控冷工藝條件下屈強比較低(≤0.70)，導致貝氏體非調質鋼疲勞性能偏低。為了降低殘余應力提高屈強比，一方面通過添加相當含量的V元素，導致其材料成本較高；另一方面貝氏體型非調質鋼采用400℃以上回火處理，導致貝氏體非調質鋼強度偏低，限制了貝氏體非調質鋼推廣應用。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種Ti微合金化高強韌性貝氏體非調質鋼及其控鍛控冷工藝和生產工藝。此鋼種和40Cr調質鋼相比，在原材料成本相當的前提下，疲勞性能優于40Cr調質鋼，可為鍛造企業省略了熱處理工序，降低零件造成本并減少能源消耗，可用來替代40Cr甚至替代42CrMo調質鋼制造對強韌性要求較高的零部件。

本發明采取的技術方案為：

一種Ti微合金化高強韌性貝氏體非調質鋼，包括如下重量百分比的化學成分：C0.20-0.30％、Si 0.20-0.40％、Mn 1.90-2.10％、P≤0.010％、S 0.030-0.050％、Cr 0.40-0.60％、V≤0.010％、Ti 0.030-0.050％、Ni≤0.20％、Mo≤0.20％、Als 0.020-0.045％、N40-60ppm，其余為Fe和不可避免的雜質元素，且Ti-3.43*N≥0.017％且Ti×N≤0.00016％。

進一步地，所述V元素的重量百分比優選為0.004～0.008％。

所述Mo元素的重量百分比為0.010～0.10％。

所述Ni元素的重量百分比為0.010～0.10％。

所述Ti微合金化高強韌性貝氏體非調質鋼的抗拉強度≥1000MPa，屈服強度≥700MPa，斷后伸長率≥18％，室溫沖擊功KU₂≥65J，屈強比≥0.70，殘余奧氏體含量5％～12％。