[發明專利]一種性能穩定的低成本非調質鋼及其生產方法

在審

• 申請號: 202010393340.0
• 申請日: 2020-05-11
• 公開（公告）號: CN111455291A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 郝彥英;劉運娜;劉獻達;戴觀文;白素宏;焦雪城;呂永年
• 申請（專利權）人: 石家莊鋼鐵有限責任公司
• 主分類號: C22C38/60
• 分類號: C22C38/60;C22C38/18;C22C38/38;C22C38/24;C22C38/22;C22C38/58;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/04;C22C38/02;C22C38/06;C21D8/02
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李桂琴

一種性能穩定的低成本非調質鋼及其生產方法，所述非調質鋼化學成分及重量百分含量為：C：0.36～0.40%、Si：0.40～0.80%、Mn：1.25～1.55%、P≤0.025%、S：0.040～0.060%、Cr：0.10～0.30%、N：0.010～0.020%、Al≤0.020%、Mo≤0.05%、Ni≤0.15%、V≤0.01%，其余為Fe及不可避免的殘余元素。所述生產方法包括加熱、軋制、冷卻工序。本發明確定了Ceq、Beq、Mneq、Fm4公式的控制范圍，實現非調質鋼鐵素體含量精準控制在10～25%，不出現貝氏體，硬度在230～250HB之間，截面硬度差≤20HB。

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，具體涉及一種性能穩定的低成本非調質鋼及其生產方法。

背景技術

非調質鋼是通過加入N、V、Ti等微合金元素并控制冷卻即可達到調質鋼調質后的性能，可以節省熱處理工藝，實現生產過程中的節能降耗而得到鋼鐵制造業的廣泛關注。隨著社會對低碳、節能、綠色的要求日趨提高，目前非調質鋼的需求逐步擴大，對于低成本、高性能且性能穩定的非調質鋼需求也在增大。

非調質鋼的特點是強度有余，韌性不足，因此需在滿足強度要求的前提下提高零件韌性。非調質鋼的化學成分決定鋼的組織進而影響其性能，鐵素體組織具有良好的塑性和韌性，但強度和硬度低。貝氏體組織強度和硬度高，但韌性差，同時貝氏體組織在鐵素體-珠光體型非調質鋼中會形成硬點，導致切削性能差。因此通過精準控制鋼中鐵素體含量可以獲得最佳強韌性材料。

中國發明專利申請CN 102071368 A公開了一種低成本鍛造用中碳非調質鋼，其利用廉價的C、Mn、Ti代替或部分代替昂貴的V元素，實現材料的成本的降低，在風冷或空冷條件下，達到含V非調質鋼的性能，替代大量含V的非調質鋼，其發明的成分百分比C：0.20-0.60%，Si：0.10-0.80%，Mn：0.90-1.80%，P:0.001-0.035%，S：0.01-0.07%，Ti：0.0.1-0.10%；V：0-0.05%，其余為Fe。該非調質鋼的顯微組織以鐵素體+珠光體為主，根據成分及工藝的不同，鐵素體含量為20-60%。此發明鐵素體含量范圍大，不利于獲得最佳強韌性，同時難以滿足高端汽車零部件各項性能的穩定性要求。

發明內容

為解決以上技術問題，本發明提供一種性能穩定的低成本非調質鋼及其生產方法，通過對化學成分和生產工藝的精準控制，將成品中鐵素體組織含量控制在最佳范圍，貝氏體含量控制在最低范圍，從而獲得性能穩定的最佳強韌性非調質鋼。本發明采用的技術方案如下：

一種性能穩定的低成本非調質鋼，其化學成分及重量百分含量為：C：0.36～0.40%、Si：0.40～0.80%、Mn：1.25～1.55%、P≤0.025%、S：0.040～0.060%、Cr：0.10～0.30%、N：0.010～0.020%、Al≤0.020%、Mo≤0.05%、Ni≤0.15%、V≤0.01%，其余為Fe及不可避免的殘余元素。

本發明所述性能穩定的低成本非調質鋼，其化學成分及重量百分含量優選C：0.36～0.40%、Si：0.40～0.60%、Mn：1.30～1.50%、P≤0.015%、S：0.040～0.050%、Cr：0.10～0.20%、N：0.010～0.020%、Al≤0.020%、Mo≤0.01%、Ni≤0.08%、V≤0.005%，其余為Fe及不可避免的殘余元素。

本發明所述非調質鋼的碳當量Ceq為0.85～0.95%，優選0.88～0.93%；貝氏體特征函數Beq為2.65～3.15%，優選2.80～3.00%；錳當量Mneq為1.65～1.82%，優選1.65～1.75%；Fm4為25～35，優選25～30；

所述Ceq=C+1/6Si+1/4.5Mn+1/15Ni+1/4Cr+1.8V+3.2N+Mo/4 （1）

Beq=2Mn+5Mo （2）