一种高强度工程机械用钢及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高强度工程机械用钢技术领域。尤其涉及一种高强度工程机械用钢及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着工程机械向大型化、轻量化发展，对工程机械构件材料的强韧性要求更为突出，从而促进了工程机械用钢的开发和生产不断向更高强度级别、更优的综合性能方向发展。
[0003]“屈服强度彡550MPa的超厚工程机械用钢及生产方法”(CN103540850A)专利技术，其化学成分及其含量是:c 为 0.07-0.llwt%，Mn 为 1.35-1.60wt%, Si 为 0.25-0.5wt%, Nb 为
0.04-0.06wt%,Ti 为 0.005-0.018wt%,P 彡 0.020wt%,S 彡 0.010wt%, Cr 为 0.25-0.35wt%,B为0.0008-0.0020wt%，其余为Fe及不可避免杂质。该技术轧后采用水冷+回火处理，工艺复杂，成本高，且性能较低，屈服强度> 550MPa。
[0004]“一种超高强度钢板及其生产方法”(CN103725985A)专利技术，其化学成分及其含量是:c 为 0.14-0.2wt%, Si 为 0.2-0.5wt%,Mn 为 0.6-1.0wt%, P ^ 0.010wt%, S 彡 0.006wt%,Al 为 0.02-0.05wt%, Cr 为 0.3-0.8wt%, Mo 为 0.3-0.6wt%, Ni 为 0.3-1.0wt%, Nb 为
0.01-0.05wt%, Ti为0.01-0.05wt%，其余为Fe及不可避免杂质，碳当量为0.59-0.64。该钢中添加了较多的Cr、Mo和Ni等合金元素，控制轧制和控制冷却后还需调质处理，生产工序较多和成本高。虽然屈服强度高达1200~1300MPa，但延伸率只有9~12%。
[0005]“一种屈服强度彡750MPa工程机械用钢及其生产方法”(CN103305767A)技术专利，其化学成分及其含量是:c 为 0.07-0.llwt%，Mn 为 1.30-1.60wt%, Si 为 0.25-0.5wt%, Nb 为
0.04-0.06wt%,Ti 为 0.005-0.018wt%,P 彡 0.020wt%,S 彡 0.010wt%, Cr 为 0.25-0.35wt%,B为0.0008-0.0020wt%, Ca为0.001-0.005wt%。该技术的冶炼过程需要进行钙处理，轧后采用四段式冷却方式，工艺控制复杂，稳定性差。
[0006]综上可以看出，目前生产的高强度工程机械用钢通常添加较多的合金元素，轧后采用快速冷却+热处理工艺或者四段式冷却工艺，工艺复杂，生产成本高。
【发明内容】
[0007]本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种生产成本低和工艺简单的高强度工程机械用钢的制备方法，用该方法制备的高强度工程机械用钢力学性能优良。
[0008]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:经转炉冶炼、精炼后连铸成坯；对铸坯加热，加热温度为1150~1250°C ;粗轧开轧温度为1100~1150°C，精轧开轧温度为915~960°C，终轧温度为820~880°C ;轧后采用两段式冷却方式:第一段以3~6°C /s的冷却速度冷却到720~760°C，第二段以30~50°C /s的冷却速度冷却到560~600°C;卷取后空冷至室温。
[0009]所述铸坯的化学成分及其含量是:C为0.06-0.10wt%, Mn为1.35-1.55wt%, Si为0.35-0.50wt%, P ^ 0.02wt%, S ^ 0.01wt%, Ti 为 0.14-0.16wt%, Mo 为 0.10-0.15wt%, Nb为0.04-0.06wt%，其余为Fe及不可避免杂质。
[0010]由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果:
本发明采用热轧和轧后两段式冷却方式，不需要进行热处理，工艺控制简单。轧后采用两段式冷却方式，第一段缓慢冷却后钢仍处于奥氏体相区，然后快速冷却使快速冷却段穿过铁素体和珠光体相区，最终进入贝氏体相区，获得细小的贝氏体+铁素体+珠光体组织；同时，控制微合金在快速冷却段大量析出，获得大量细小析出物，通过细晶强化和析出强化改善钢的性能。所制备的高强度工程机械用钢的力学性能为:屈服强度为704~752MPa，抗拉强度829~893MPa，延伸率为19~21%。
[0011]因此，本发明具有生产成本低和工艺简单的特点，所制备的高强度工程机械用钢性能优良。
【具体实施方式】
[0012]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步描述，并非对本发明保护范围的限制。
[0013]实施例1
一种高强度工程机械用钢及其制备方法。其制备方法是:经转炉冶炼、精炼后连铸成坯；对铸坯加热，加热温度为1150~1190°C ;粗轧开轧温度为1100~1130°C，精轧开轧温度为930~950°C，终轧温度为820~850°C ;轧后采用两段式冷却方式:第一段以3~5°C /s的冷却速度冷却到720~750°C，第二段以35~40°C /s的冷却速度冷却到575~590°C;卷取后空冷至室温。
[0014]本实施例所述铸坯的化学成分及其含量是:C为0.06-0.08wt%, Mn为
1.40-1.45wt%, Si 为 0.35-0.40wt%, P 彡 0.02wt%, S 彡 0.01wt%, Ti 为 0.155-0.16wt%, Mo为0.12-0.14wt%, Nb为0.05-0.06wt%，其余为Fe及不可避免杂质。
[0015]本实施例所制备的高强度工程机械用钢的力学性能为:屈服强度为711~729MPa，抗拉强度为837~856MPa，延伸率为20.0-20.7%。
[0016]实施例2
一种高强度工程机械用钢及其制备方法。其制备方法是:经转炉冶炼、精炼后连铸成坯；对铸坯加热，加热温度为1170~1210°C ;粗轧开轧温度为1120~1150°C，精轧开轧温度为940~960°C，终轧温度为840~870°C ;轧后采用两段式冷却方式:第一段以4~5°C /s的冷却速度冷却到735~760°C，第二段以45~50°C /s的冷却速度冷却到580~595°C;卷取后空冷至室温。
[0017]本实施例所述铸坯的化学成分及其含量是:C为0.08-0.10wt%, Mn为1.35-1.45wt%, Si 为 0.35-0.45wt%, P 彡 0.02wt%, S 彡 0.01wt%, Ti 为 0.15-0.155wt%, Mo为0.10-0.13wt%, Nb为0.04-0.05wt%，其余为Fe及不可避免杂质。
[0018]本实施例所制备的高强度工程机械用钢的力学性能为:屈服强度为716~737MPa，抗拉强度为845~867MPa，延伸率为19.6-20.2%。
[0019]实施例3
一种高强度工程机械用钢及其制备方法。其制备方法是:经转炉冶炼、精炼后连铸成坯；对铸坯加热，加热温度为1200~1250°C ;粗轧开轧温度为1110~1140°C，精轧开轧温度为920~945°C，终轧温度为830~860°C ;轧后采用两段式冷却方式:第一段以3~4°C /s的冷却速度冷却到720~745°C，第二段以40~45°C /s的冷却速度冷却到560~580°C;卷取后空冷至室温。
[0020]本实施例所述铸坯的化学成分及其含量是:C为0.07-0.09wt%, Mn为
1.45-1.55wt%, Si 为 0.40-0.45wt%, P 彡 0.02wt%, S 彡 0.01wt%, Ti 为 0.145-0.15wt%, Mo为0.11-0.14wt%, Nb为0.05-0.06wt%，其余为Fe及不可避免杂质。
[0021]本实施例所制备的高强度工程机械用钢的力学性能为:屈服强度为732~752MPa，抗拉强度为874~893MPa，延伸率为19~19.6%。
[0022]实施例4
一种高强度工程机械用钢及其制备方法。其制备方法是:经转炉冶炼、精炼后连铸成坯；对铸坯加热，加热温度为1180~1220°C ;粗轧开轧温度为1100~1130°C，精轧开轧温度为915~935°C，终轧温度为850~880°C ;轧后采用两段式冷却方式:第一段以5~6°C /s的冷却速度冷却到740~760°C，第二段以30~35°C /s的冷却速度冷却到585~600°C;卷取后空冷至室温。
[0023]本实施例所述铸坯的化学成分及其含量是:C为0.06-0.08wt%, Mn为
1.45-1.55wt%, Si 为 0.45-0.50wt%, P 彡 0.02wt%, S 彡 0.01wt%, Ti 为 0.14-0.145wt%, Mo为0.13-0.15wt%, Nb为0.04-0.05wt%，其余为Fe及不可避免杂质。
[0024]本实施例所制备的高强度工程机械用钢的力学性能为:屈服强度为704~725MPa，抗拉强度为829~846MPa，延伸率为20.5~21%。
[0025]本【具体实施方式】与现有技术相比具有如下积极效果:
本【具体实施方式】采用热轧和轧后两段式冷却方式，不需要进行热处理，工艺控制简单。轧后采用两段式冷却方式，第一段缓慢冷却后钢仍处于奥氏体相区，然后快速冷却使快速冷却段穿过铁素体和珠光体相区，最终进入贝氏体相区，获得细小的贝氏体+铁素体+珠光体组织；同时，控制微合金在快速冷却段大量析出，获得大量细小析出物，通过细晶强化和析出强化改善钢的性能。所制备的高强度工程机械用钢的力学性能为:屈服强度为704~752MPa，抗拉强度 829~893MPa，延伸率为 19~21%。
[0026]因此，本【具体实施方式】具有生产成本低和工艺简单的特点，所制备的高强度工程机械用钢性能优良。
【主权项】
1.一种高强度工程机械用钢的制备方法，其特征在于所述制备方法是:经转炉冶炼、精炼后连铸成坯；对铸坯加热，加热温度为1150~1250°C ;粗轧开轧温度为1100~1150°C，精轧开轧温度为915~960°C，终轧温度为820~880°C ;轧后采用两段式冷却方式:第一段以3~6°C /s的冷却速度冷却到720~760°C，第二段以30~50°C /s的冷却速度冷却到560-600 0C ;卷取后空冷至室温； 所述铸坯的化学成分及其含量是:C为0.06-0.10wt%, Mn为1.35-1.55wt%，Si为0.35-0.50wt%, P 彡 0.02wt%, S 彡 0.01wt%, Ti 为 0.14-0.16wt%, Mo 为 0.10-0.15wt%, Nb为0.04-0.06wt%，其余为Fe及不可避免杂质。
2.一种高强度工程机械用钢，其特征在于所述高强度工程机械用钢是根据权利要求1所述高强度工程机械用钢的制备方法所制备的高强度工程机械用钢。
【专利摘要】本发明涉及一种高强度工程机械用钢及其制备方法。其技术方案是：经转炉冶炼、精炼后连铸成坯；对铸坯加热，加热温度为1150~1250℃；粗轧开轧温度为1100~1150℃，精轧开轧温度为915~960℃，终轧温度为820~880℃；轧后采用两段式冷却方式：第一段以3~6℃/s的冷却速度冷却到720~760℃，第二段以30~50℃/s的冷却速度冷却到560~600℃；卷取后空冷至室温。所述铸坯的化学成分及其含量是：C为0.06~0.10wt%，Mn为1.35~1.55wt%，Si为0.35~0.50wt%，P≤0.02wt%，S≤0.01wt%，Ti为0.14~0.16wt%，Mo为0.10~0.15wt%，Nb为0.04~0.06wt%，其余为Fe及不可避免杂质。本发明具有生产成本低和工艺简单的特点，所制备的高强度工程机械用钢性能优良。
【IPC分类】C22C38-14, C21D8-00
【公开号】CN104532125
【申请号】CN201410800686
【发明人】徐光 , 杨海林, 王敏, 胡海江, 周明星, 张益
【申请人】武汉科技大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月22日