一种高强高韧锻件用钢的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强高韧锻件用钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1）冶炼浇注：电弧炉内依次添加铁水、废钢，控制氧的含量小于0.015％的范围，并进行精炼及真空脱气处理；成分满足要求后氩气保护浇注成铸坯；2）锻造：将铸坯加热至1220-1250℃，保温2-4小时，然后进行锻造，终锻温度为960-970℃，3）热处理：将锻件加热至920-930℃，保温1-2小时，然后进行水淬；再将其加热至890-900℃，保温1-2小时，然后再进行水淬；然后加热到回火温度260-270℃，保温3-4小时进行回火处理。
【专利说明】一种高强高韧锻件用钢的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶金【技术领域】，尤其涉及一种高强高韧锻件用钢的制备方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，若提高零件的强度后，能够达到零部件乃至整机的结构轻量化，设备运行高效化，节能等一系列效果，而提高锻件的强度也能带来明显好处。由于锻件的尺寸一般较大，生产过程具有特殊性，在一定程度上效果更显著。
[0003]迄今为止，提高超高强度合金钢性能的难点是提高动、静疲劳性能。所谓动、静疲劳性能，分别指动态疲劳性能，即通常的疲劳性能和延迟断裂性能，即静态疲劳性能。如众所周知的抗拉强度超过一定值，通常为1200MPa，钢的疲劳强度饱和或下降，疲劳强度值趋于离散。例如将低温回火马氏体钢的抗拉强度由1000MPa提高至1500Mpa，其IO7次的疲劳强度将由500MPa增加至700MPa，疲劳强度/抗拉强度的比值确由约0.5降低至约0.4。而对于超高强度大型锻件而言，由于目前没有办法提高合金钢轧材的所有工艺技术，尤其是难以实现加工中的热处理技术，在提高动、静疲劳性能的同时，仍需解决提高韧性的问题。该问题的解决有待本领域技术人员进一步的探讨、研究。
[0004]再有，目前锻件钢材若要提高其抗拉强度，就需要控制钢材中氢(H)的含量。因为在钢材中随着氢(H)含量的提高，其钢材的脆敏感性也将随之提高。例如常温、常压环境条件下，当钢材的抗拉强度由1000MPa提高至由1400MPa时，由氢(H)而引起的钢材进入脆性环境的临界强度，其氢(H)的含量，将由0.1ppm降至0.01ppm(百万分之一)。
[0005]由于积蓄在钢材内部氢(H)的扩散、或集中也会引起钢材脆性的变化，在上述情况下，当钢材承受静止断裂强度以下的拉应力负荷时，钢材也会突然发生断裂-即静疲劳-延迟断裂。如以某一静强度为界限，延迟断裂强度的急剧降低，也是影响钢材的高强度化中有待解决的又一个问题。例如4340钢的抗拉强度由1500MPa提高至1800MPa，其钢材在水中的IOOh延迟断裂强度将由1300MPa降低至700Mpa。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提出一种高强高韧锻件用钢的制备方法，该钢通过改进钢的化学成分，以达到提高超高强度合金钢锻件的韧性，减少超高强度合金钢锻件疲劳强度/抗拉强度比值的下降程度，同时提高超高强度合金钢锻件的延迟断裂强度的目的。
[0007]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]一种高强高韧锻件用钢的制备方法，所述钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C 0.05-0.07，Mn 1.1-1.5，Si 0.3-0.5，Cr 1.2-1.6，Ni 2.6-3.0, Mo 0.4-0.6，Nb0.2-0.4，V 0.05-0.15，Ti 0.1-0.3，S≤ 0.008，P ≤ 0.010，H ≤ 0.0005，余量为 Fe ;所述
制备方法包括如下步骤:
[0009]I)冶炼浇注:电弧炉内依次添加铁水、废钢，控制氧的含量小于0.015%的范围，并进行精炼及真空脱气处理；成分满足要求后氩气保护浇注成铸坯；[0010]2)锻造:将铸坯加热至1220-1250°c，保温2_4小时，然后进行锻造，终锻温度为960-970 °C,
[0011]3)热处理:将锻件加热至920_930°C，保温1-2小时，然后进行水淬；再将其加热至890-900°C，保温1-2小时，然后再进行水淬；然后加热到回火温度260-270°C，保温3_4小时进行回火处理。
[0012]本发明具有如下有益效果:
[0013]通过对化学成分的调整和重新设计，提高了高强高韧锻件用钢的韧性，减少疲劳强度/抗拉强度比值的下降程度，同时提高延迟断裂强度。
[0014]本发明钢具有良好的力学性能，其轴向抗拉强度为1450_1530Mpa，室温下对V型缺口做冲击功试验75-130次，IO7次旋转弯曲，其疲劳强度760-775MPa，疲劳强度/抗拉强度的比值大于0.5，在水中的IOOh延迟断裂强度1505-1545MPa。
【具体实施方式】
[0015]实施例一
[0016]一种高强高韧锻件用钢的制备方法，所述钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c 0.05，Mn 1.5，Si 0.3，Cr 1.6，Ni 2.6，Mo 0.6，Nb 0.2，V 0.15，Ti 0.1,S≤0.008，P≤0.010，H≤0.0005，余量为Fe ;所述制备方法包括如下步骤:
[0017]I)冶炼浇注:电弧炉内依次添加铁水、废钢，控制氧的含量小于0.015 %的范围，并进行精炼及真空脱气处理；成分满足要求后氩气保护浇注成铸坯；
[0018]2)锻造:将铸坯加热至1220°C，保温4小时，然后进行锻造，终锻温度为960°C，
[0019]3)热处理:将锻件加热至920°C，保温2小时，然后进行水淬；再将其加热至890°C，保温2小时，然后再进行水淬；然后加热到回火温度260°C，保温4小时进行回火处理。
[0020]实施例二
[0021]一种高强高韧锻件用钢的制备方法，所述钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c 0.07，Mn 1.1，Si 0.5，Cr 1.2，Ni 3.0, Mo 0.4，Nb 0.4，V 0.05，Ti 0.3，S≤0.008，P≤0.010，H≤0.0005，余量为Fe ;所述制备方法包括如下步骤:
[0022]I)冶炼浇注:电弧炉内依次添加铁水、废钢，控制氧的含量小于0.015%的范围，并进行精炼及真空脱气处理；成分满足要求后氩气保护浇注成铸坯；
[0023]2)锻造:将铸坯加热至1250°C，保温2小时，然后进行锻造，终锻温度为970°C，
[0024]3)热处理:将锻件加热至930°C，保温I小时，然后进行水淬；再将其加热至900°C，保温I小时，然后再进行水淬；然后加热到回火温度270°C，保温3小时进行回火处理。
[0025]实施例三
[0026]一种高强高韧锻件用钢的制备方法，所述钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c 0.06，Mn 1.3，Si 0.4，Cr 1.4，Ni 2.8，Mo 0.5，Nb 0.3，V 0.10，Ti 0.2，S≤0.008，P≤0.010，H≤0.0005，余量为Fe ;所述制备方法包括如下步骤:
[0027]I)冶炼浇注:电弧炉内依次添加铁水、废钢，控制氧的含量小于0.015%的范围，并进行精炼及真空脱气处理；成分满足要求后氩气保护浇注成铸坯；[0028]2)锻造:将铸坯加热至1235°C，保温3小时，然后进行锻造，终锻温度为965°C，
[0029]3)热处理:将锻件加热至925°C，保温1.5小时，然后进行水淬；再将其加热至895°C，保温1.5小时，然后再进行水淬；然后加热到回火温度265°C，保温3.5小时进行回火处理。·
【权利要求】
1.一种高强高韧锻件用钢的制备方法，其特征在于，所述钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C 0.05-0.07, Mn 1.1-1.5, Si 0.3-0.5, Crl.2-1.6, Ni 2.6-3.0, Mo.0.4-0.6，Nb 0.2-0.4，V 0.05-0.15，Ti 0.1-0.3，S≤ 0.008，P ≤0.010，H≤ 0.0005，余量为Fe ;所述制备方法包括如下步骤: O冶炼浇注:电弧炉内依次添加铁水、废钢，控制氧的含量小于0.015%的范围，并进行精炼及真空脱气处理；成分满足要求后氩气保护浇注成铸坯； 2)锻造:将铸坯加热至1220-1250°C，保温2_4小时，然后进行锻造，终锻温度为960-970 °C, 3)热处理:将锻件加热至920-930°C，保温1-2小时，然后进行水淬；再将其加热至890-900°C，保温1-2小时，然后再进行水淬；然后加热到回火温度260-270°C，保温3_4小时进行回火处理。
【文档编号】C22C33/04GK103789668SQ201210433378
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年11月2日 优先权日:2012年11月2日
【发明者】谈祁祥 申请人:无锡市金荡机械厂