[發明專利]一種可穩定控制中碳合金鋼淬透性的方法

在審

• 申請號: 202210930104.7
• 申請日: 2022-08-03
• 公開（公告）號: CN115386792A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 韓蕾蕾;杜傳志;張佩;鄒春鋒
• 申請（專利權）人: 山東鋼鐵股份有限公司;萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/18;C22C38/28;C22C38/32;C22C38/06;C22C38/22;C22C33/04;C21C7/10;B22D11/115;C21D1/55
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 武玥;劉振

本發明公開了一種可穩定控制中碳合金鋼淬透性的方法，所述方法包括：原始成分設計中關鍵元素的配比以及設計原則，生產過程中冶煉、連鑄、加熱、軋制、冷卻技術方法。本發明對于具有淬透性高要求鋼的生產具有指導意義，能夠穩定控制鋼的淬后每點硬度波動值在2.3HRC范圍內。

技術領域

本發明屬于鋼鐵冶金煉鋼領域，具體是一種可穩定控制中碳合金鋼淬透性的方法。

背景技術

淬透性是鋼材在淬火時獲得淬硬性性能的能力，擁有高的淬火能力的鋼材可以通過熱處理加工獲得鋼材本體不具備的性能，因此在鋼材的使用中淬火工藝應用非常普遍。淬透性的穩定與否，對鋼的熱處理變形的大小影響很大。淬透帶寬度越窄，數據波動范圍越小，越有利于后續的加工及提高工件匹配的精度。我國工業制造與國外高端工業制造的差別在于，高精度裝備的國產化。因此，穩定控制鋼的淬透性是中國邁入高端制造的重要一環。目前國內外的制造領域對鋼材的研究多集中在窄淬透性帶的控制上，窄淬透性鋼是淬透性帶僅在非常窄的范圍內波動，淬火后可得到均勻的硬度分布的鋼，從數字領域定義了淬透性穩定性的表征關系。目前好的材料端淬試驗多點淬后硬度的波動值可以達到4HRC、某些特殊材料甚至要求3HRC。

鋼材的淬透性取決于其臨界冷卻速度的大小，而臨界冷卻速度則主要取決于過冷奧氏體的穩定性，影響奧氏體的穩定性主要有以下一些因素：化學成分的影響：主要是碳元素的影響，當C％小于1.2％時，隨著奧氏體中碳濃度的提高，顯著降低臨界冷卻速度，鋼的淬透性增大；當C％大于1.2％時，鋼的冷卻速度反而升高，淬透性下降。其次是合金元素的影響，除鈷外，絕大多數合金元素溶入奧氏體后，降低臨界冷卻速度，從而提高鋼的淬透性。奧氏體晶粒大小的影響：奧氏體的實際晶粒度對鋼的淬透性有較大的影響，粗大的奧氏體晶粒能使C曲線右移，降低了鋼的臨界冷卻速度。但晶粒粗大將增大鋼的變形、開裂傾向和降低韌性。奧氏體均勻程度的影響：在相同冷度條件下，奧氏體成分越均勻，珠光體的形核率就越低，轉變的孕育期增長，C曲線右移，臨界冷卻速度減慢，鋼的淬透性越高。

目前對淬透性穩定性的認識僅停留在理論階段，而對于如何控制淬透性的穩定性并沒有全面的認識，各個鋼鐵企業及其技術人員在進行鋼種設計及生產時，不得不面對錯綜的淬透性突變，每一個產品都要通過不斷的工藝反復對比，才能較好的控制淬透性，關于成分與晶粒度與淬后硬度的關系，國內目前普遍采用余柏海公式進行理論推算，在按照具體工藝進行生產與理論數據進行對比，實際數據與理論數據的吻合度也不高，隨著計算機人工智能的普及，在淬透性預報的研究領域的也有學者紛紛加入進來，但淬透性和其他任何一種性能的規律均一致，就是任何一個變量的變化均會導致波動，所以，在實際生產中，我們迫切的需要找到一種方法，能夠挖掘每個有關淬透性的關鍵環節，進而將淬透性控制在極其穩定的狀態下，為鋼零件的后續調制做好準備。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種可穩定控制中碳合金鋼淬透性的方法，通過對鋼產品淬透性影響的整個生產過程的關鍵工藝點進行辨識，提出關鍵的控制措施和方法，指導淬透性有極高要求的鋼產品的生產。

為達到上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種可穩定控制中碳合金鋼淬透性的方法，所述方法包括：

1)化學成分設計：

對于Ti含量沒有最大值與最小值要求的鋼種，鋼中鈦含量的控制，應按照鋼中氮含量的要求，以Ti/N＝3.42～3.60進行控制；

對于鋼中硼含量沒有最大值與最小值要求的鋼種，鋼中硼含量應控制≤4ppm。

2)所述制備方法包括：冶煉、連鑄、加熱、軋制、冷卻，其中：

在冶煉過程中，合金鋼中各元素的偏差值控制在：C≤0.01％、Mn≤0.02％、Cr≤0.01％、Ti≤0.002％、Si≤0.02％；氣體含量的偏差值控制在：[N]≤10ppm、[O]≤5ppm、[H]≤0.5ppm；