专利名称：：一种扁钢及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种扁钢及其制造方法。
背景技术：
：申请人:为了研制一种承受小能量多次快速冲击负荷的部件，如抛壳器、高周次小能量多次冲击抗力是以强度为主，要求一定的塑性和韧性相配合。该钢的力学性能要求为Rm>1500Mpa，Aku>90J。现有扁钢的抗拉强度Rm与冲击值AKU偏低，经热处理后，达不到承受小能量多次快速冲击负荷的部件对钢材的要求。
发明内容为了克服现有扁钢的上述不足，本发明提供一种塑性和韧性高的扁钢，本发明的扁钢的力学性能较高，经过热处理后，达到承受小能量多次快速冲击负荷的部件对钢材的要求。本发明的构思是根据其对材料的高强韧性匹配的要求，考虑工艺性能及适宜的性价比，结合材料设计的基本原理，分析各组成元素对材料强度和韧性的影响规律，通过微合金化，使材料得到低碳马氏体和均匀分布的弥散合金碳化物的组织，控制钢的奥氏体晶粒度细于8级。为得到低碳马氏体组织，钢中的碳含量应少于0.30%，考虑到性价比，研究用钢以Mn为主要合金化元素，Mn能显著地增加钢的淬透性和提高钢的抗拉强度，使钢保持高的冲击韧性。合金元素Mn、Si、Ni等的原子半径与Fe的原子半径近似，因而这些元素能与Fe形成无限固熔体，这些元素加入钢中不会造成晶格发生强烈畸变而降低钢的冲击韧性，这些元素强化铁素体，提高钢的强度，同时又不降低冲击韧性。为满足高强韧性的要求，材料拟以Mn、Si、Ni为主要合金元素，为细化晶粒加入适量的Ti也是适宜的。在碳含量低于0.30%的情况，要使钢的抗拉强度在1500Mpa以上，钢中锰含量应在2.8-3.0%，锰含量过高会降低钢的韧性。硅对含3%Mn钢性能有着良好的影响，在200°C回火时，硅能显著地提高冲击韧性，并便钢的回火脆性范围向较高温度方向移动，这是由于硅提高了马氏体的回火稳定性。硅含量在1.0-1.5%为宜，镍对钢的综合性能有良好的影晌，镍与其它元素结合起来能增加钢的淬透性、强度、韧性。从经济方面考虑镍控制在1%左右。本高强韧钢的成分的质量百分配比为C:0.170.25%Si:1.001.50%Mn:2.003.50%Ni:1.001.50%Ti:0.030.10%其余为Fe与不可避免的杂质。经过浇铸、钢锭退火、反复不少于三次的先镦粗后再拨长锻造与再退火处理，其抗拉强度Rm达到1250Mpa，冲击值AKU达到118J，其再经淬火与低温回火的钢板强韧化热处理后，钢材的抗拉强度Rm达到1570Mpa，冲击值AKU达到118136J。钢板强化淬火与低温回火工艺制度为850900°CX40分油淬150200°CX120分回空。随着材料强度的大幅度提高，钢板抗拉强度要求大于1500Mpa，材料对表面缺陷如裂纹、夹杂及表面加工造成的缺陷显得非常敏感。降低材料的缺陷敏感性，提高钢的断裂韧性，改善高强度钢的韧性，提高其在工作条件下的安全性和可靠性，就必须降低钢中杂质、气体及有害杂质元素的含量。高质量冶炼技术和合理的热变形加工技术是提高钢的纯净度和致密度的关键。本高强韧钢的制造方法的包括下述依次的各步骤(一)真空感应炉冶炼在真空感应炉冶炼，选用的原料为高纯度的纯铁，纯铁中C、S、P及有害元素均不大于30PPm;选用的锰铁、硅钢、镍板及原材料均经烘烤、干燥、清洁，钢水成分的质量百分配比达下述要求出钢C:0.170.25%Si:1.001.50%Mn:2.003.50%Ni:1.001.50%Ti:0.030.10%其余为Fe与不可避免的杂质。(二)浇铸将上述的钢水铸成圆柱形钢锭，钢锭一般大头直径①105毫米，小头直径①75毫米。浇注系统做到清洁干燥，锭模内壁平滑无凹凸不平。(三)钢锭退火将钢锭冷却室温，热装入退火炉(一般是井式退火炉)进行退火处理，在59069(TC保温不低于4小时，钢锭在炉内冷却，钢锭温度不高于40(TC，再将钢锭取出在空气中自然冷却。(四)锻造将退火后的钢锭在加热炉内加热到1180120(TC，保温不小于3小时取出。将加热的钢锭用十字锻造法(采用十字锻造方法，使钢具有良好的等向性。横向韧性和塑性分别为纵向的78%和93%，对提高抛壳器的使用寿命是有益的。)按照要求锻造成型。先镦粗后再拨长，再镦粗再拨长，如此反复加热、保温、锻造镦粗再拨长不少于3次，最后一次的锻造温度为85(TC92(TC，(是指终锻温度)一般达880°C士2(TC，最后锻成扁钢。锻成扁钢后在空气中缓慢冷至室温。(五)退火将冷却后的扁钢在退火炉中，加热到68(TC，保温45小时的退火处理。(六)钢材试样热处理及性能检验从扁钢上取其毛坯进行淬火与低温回火处理，制度为850900°CX40分油淬150200°CX120分回空。试样制成①25毫米拉伸试棒及10X10X55mm的冲击试样，淬火低温回火工艺后钢材的抗拉强度Rm达到1570Mpa，冲击值AKU达到118136J。本发明制造的扁钢经淬火与低温回火热处理后，钢材的抗拉强度Rm达到1570Mpa，冲击值AKU达到118136J。可满足承受小能量多次快速冲击负荷的部件对材料的要求。具体实施例方式下面结合实施例详细说明本高强韧扁钢及其制造方法的具体实施方式，但本高强韧扁钢及其制造方法的具体实施方式不局限于下面的实施例。钢板实施例本高强韧扁钢实施例的主要特征是[OO33](—)其成分的质量百分配比为C:0.19%Si:1.1%Mn:2.6%Ni:1.6%Ti:0.06%P:0.012S:0.0100:0.0015N:0.0027其余为Fe与不可避免的杂质。(二)经过真空感应炉冶炼，十字锻造成材，退火后，其抗拉强度Rm达到1250Mpa，冲击值AKU达到118J。试样经淬火低温回火，工艺制度为850900°CX40分油淬150200°CX120分回空，钢板强韧化热处理后，钢材的抗拉强度Rm达到1570Mpa，冲击值AKU达到118136J。其低倍组织(级)见表1表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>超声波检验结果未发现3mm以上的缺陷，检测结果合格。钢板制造实施例本实施例制造的是上述的钢板实施例。其制造方法为下述依次的步骤[OO43](—)真空感应炉冶炼真空感应炉的公称容量为200kg。实装炉量为130kg。将纯铁120kg.(型号为YT01)加到真空感应炉中冶炼，所有原材料均经烘烤、干燥、清洁。冶炼所加的锰铁牌号为FeMn78C8.0，加入4.5kg，硅铁牌号为FeSi75A，加入1.9kg，镍板加入量为2.lkg，钛合金牌号为FeTi30A，加入0.43kg。钢水成分的质量百分配比目标要求C:0.19%Si:1.1%Mn:2.6%Ni:1.6%Ti:0.06%P:0.012S:0.0100:0.0015N:0.0027其余为Fe与不可避免的杂质。钢中含量目标《20卯m，[N]含量《40卯m。(二)浇铸将上述的钢水铸成大头直径①105毫米，小头直径①75毫米钢锭。(三)钢锭退火将钢锭冷却到0士20。C热装入井式退火炉进行退火处理，在590690。C保温4小时30分钟，钢锭在炉内冷却至40(TC，将钢锭取出在空气中自然冷却。(四)锻造将退火后的钢锭在室式加热炉内加热到1180120(TC，保温3小时取出。将加热的钢锭在电液锤上用十字锻造法按照要求锻造成型。先镦粗后再拨长，镦粗再拨长，如此反复加热、保温、锻造镦粗再拨长4次，第四次的锻造温度为88(TC(测温仪测量)最后锻成55X150X650mm扁钢。锻成扁钢后在空气中缓慢冷4小时，最后温度不高于40°C。(五)退火将冷却后的扁钢在退火炉中，加热到600680°C，保温4小时的退火处理，在炉内冷却。(六)钢材试样热处理及性能检验从扁钢上取其毛坯进行淬火与低温回火处理，制度为850900°CX40分油淬150200°CX120分回空。试样制成①25毫米拉伸试棒及10X10X55mm的冲击试样，淬火低温回火工艺后钢材的抗拉强度Rm达到1570Mpa，冲击值AKU达到118136J。其低倍组织(级)见表2(低倍组织检验与探伤检验不需要热处理，而性能检验是对钢材的小试样进行热处理并检测性能。)表2一般疏中心锭型皮下一般点状边沿点状松疏松偏析气泡偏析偏析110000超声波检验结果未发现3mm以上的缺陷，检测结果合格。权利要求一种扁钢，其特征是(一)其成分的质量百分配比为C0.17～0.25％Si1.00～1.50％Mn2.00～3.50％Ni1.00～1.50％Ti0.03～0.10％其余为Fe与不可避免的杂质；(二)经过浇铸、钢锭退火、反复不少于三次的先镦粗后再拨长锻造。2.根据权利要求1所述的扁钢，其持征是其再经淬火与低温回火的钢板强韧化热处理后，钢材的抗拉强度Rm达到1570Mpa，冲击值AKU达到118136J;钢板强化淬火与低温回火工艺制度为850900°CX40分油淬150200°CX120分回空。3.权利要求1所述的扁钢的制造方法，它包括下述依次的步骤(一)真空感应炉冶炼在真空感应炉冶炼，选用的原料为高纯度的纯铁，纯铁中C、S、P及有害元素均不大于30PPm;选用的锰铁、硅钢、镍板及原材料均经烘烤、干燥、清洁，钢水成分的质量百分配比达下述要求出钢C:0.170.25%Si:1.001.50%Mn:2.003.50%Ni:1.001.50%Ti:0.030.10%其余为Fe与不可避免的杂质；(二)浇铸将上述的钢水铸成圆柱形钢锭，浇注系统做到清洁干燥，锭模内壁平滑无凹凸不平；(三)钢锭退火将钢锭冷却室温，热装入退火炉进行退火处理，在59069(TC保温不低于4小时，钢锭在炉内冷却，钢锭温度不高于40(TC，再将钢锭取出在空气中自然冷却；(四)锻造将退火后的钢锭在加热炉内加热到1180120(TC，保温不小于3小时取出；将加热的钢锭用十字锻造法按照要求锻造成型，先镦粗后再拨长，再镦粗再拨长，如此反复加热、保温、锻造镦粗再拨长不少于3次，最后一次的锻造温度为85(TC92(TC，最后锻成扁钢，锻成扁钢后在空气中缓慢冷至室温。全文摘要一种扁钢及其制造方法。扁钢的成分为C0.17～0.25％；Si1.00～1.50％；Mn2.00～3.50％；Ni1.00～1.50％；Ti0.03～0.10％；其余为Fe与不可避免的杂质；经过浇铸、钢锭退火、反复不少于三次的先镦粗后再拨长锻造与再退火，试样经淬火与低温回火，Rm达到1570MPa，AKU达到118～136J。制造方法是(一)真空感应炉冶炼按照成分要求冶炼；(二)浇铸将钢水铸成钢锭；(三)钢锭退火在590～690℃保温不低于4小时；(四)锻造钢锭在1180～1200℃保温不小于3小时，先镦粗后再拨长如此反复加热、保温、锻造镦粗再拨长不少于3次；(五)退火。本发明制造的扁钢的试样，经淬火与低温回火，Rm达到1570MPa，AKU达到118～136J。文档编号C21D1/18GK101693980SQ20091007567公开日2010年4月14日申请日期2009年9月30日优先权日2009年9月30日发明者孟传峰,杜义,许洪新申请人:山西太钢不锈钢股份有限公司;