专利名称：精密机床滑块用非调质合金结构钢、制造方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种合金结构钢，尤其是涉及精密机床滑块用非调质合金结构钢；本发明还涉及该非调质合金结构钢的制造方法和应用。
背景技术：
精密机床的滑块是机床的重要零部件，在其机加工过程中要求材料的抗拉强度 (Rm, MPa) 650 740及硬度(HBff) 192 219，不能偏高；同时屈服强度(RP0.2, MPa)不小于 400，又不能偏低。目前国内、外钢铁企业生产的材料虽然能满足用户抗拉强度(实物检验水平为678MPa)及硬度(实物检验水平为195HBW)的性能指标，但其屈服强度(实物检验水平为387Mpa)偏低；通过对材料实物的显微组织评定，珠光体的体积分量为63% 67%， 晶粒度6级；实际应用中不能满足用户对钢材加工性能的要求和零件使用性能的要求。
发明内容
本发明目的其一是公开一种材料，既保证其屈服强度，又满足其切削加工性能要求的精密机床滑块用非调质合金结构钢。本发明目的其二是公开一种制造该种非调质合金结构钢的方法。本发明目的其三是公开该种非调质合金结构钢在精密机床上的具体应用。本发明的前一目的是这样实现的精密机床滑块用非调质合金结构钢成分(％ ) 设计为:C :0. 31 0. 36，Si 0. 50 0. 70，Mn :1. 15 1. 30，V :0. 02 0. 05，S :0. 020 0. 035，P ^ 0. 020，磷和硫总和< 0. 045，其余为！^和不可避免的杂质；力学性能指标抗拉强度(Rm, MPa) 650 740，硬度(HBff) 192 219，屈服强度(Rpa2，MPa)不小于 400MPa。本发明的第二目的是这样实现的精密机床滑块用非调质合金结构钢的制造包括以下次序的工艺步骤(1)按照上述化学成分，采用EAF+LF+VD精炼，后模注成钢锭；炼钢向钢中加入0.02% 0.05%的钒及0.50% 0.70%的硅。加入钒主要是使钒的碳氮化物起到沉淀强化的作用，从而使钢材抗拉强度及屈服强度提高约20MI^ 30MPa;而硅能显著强化铁素体，具有较强的固溶强化效果，一般认为，加硅后能增加钢中铁素体的体积分数，并使晶粒变细，提高材料的屈强比。(2)经初轧850轧机开坯；(3)精轧机成材；精轧控制终轧温度不大于850°C，钢材入缓冷坑温度不大于400°C。采用控轧控冷工艺，控制钢材的组织转变并细化钢材的实际晶粒度，通过抑制先共析铁素体析出，使铁素体组织块度均勻、与珠光体混合分布、百分含量稳定；同时使钢中珠光体团变小，珠光体片碎化，片间距减少；从而得到良好的综合力学性能。通过对新材料的显微组织评定，珠光体体积分量为70% 75%，晶粒度7级。本发明的后一目的是这样实现的精密机床滑块用非调质合金结构钢主要用于制造精密机床滑块，填补了国内、外在精密机床滑块领域应用的空白，使滑块使用寿命提高 20% 40%，截至目前已成功应用钢材总量647吨。本发明与现有技术相比，具有下述优点既保证了抗拉强度及硬度指标，又满足屈服强度要求，达到了用户使用性能的要求。
具体实施例方式实施例1钢材的化学成分(%)分析结果:C :0. 35,Si :0. 54,Mn :1. 20,V :0. 030,S :0. 029、 P :0. 007、Al :0. 032 ；生产方法是按上述成分进行EAF+LF+VD精炼后模注成钢锭，经初轧850轧机开坯，精轧机终轧温度850°C，钢材入缓冷坑温度40(TC ；力学性能测试结果 抗拉强度(Rm, MPa) 700、屈服强度(RP0.2, MPa) 415、断后伸长率(A5，% ) 27、断面收缩率 (Z, 60、硬度(HBW) 202。实施例2钢材的化学成分(%)分析结果:C :0. 35,Si :0. 57,Mn :1. 20,V :0. 031、S :0. 023、 P :0. 016、Al :0. 032 ；生产方法是按上述成分进行EAF+LF+VD精炼后模注成钢锭，经初轧850轧机开坯，精轧机终轧温度850°C，钢材入缓冷坑温度40(TC ；力学性能测试结果 抗拉强度(Rm, MPa) 690、屈服强度(RP0.2, MPa) 410、断后伸长率(A5，% ) 24、断面收缩率 (Z, 57、硬度(HBW) 198。实施例3钢材的化学成分(%)分析结果:C :0. 34,Si :0. 57,Mn :1. 22,V :0. 035,S :0. 029、 P :0. 008、Al :0. 032 ；生产方法是按上述成分进行EAF+LF+VD精炼后模注成钢锭，经初轧850轧机开坯，精轧机终轧温度850°C，钢材入缓冷坑温度40(TC ；力学性能测试结果 抗拉强度(Rm, MPa) 695、屈服强度(RP0.2, MPa) 420、断后伸长率(A5，% ) 25、断面收缩率 (Z, 59、硬度(HBW) 201。实施例4钢材的化学成分(%)分析结果:C :0. 33,Si :0. 56,Mn :1. 26,V :0. 030,S :0. 023、 P :0. 009、Al :0. 033 ；生产方法是按上述成分进行EAF+LF+VD精炼后模注成钢锭，经初轧850轧机开坯，精轧机终轧温度850°C，钢材入缓冷坑温度40(TC ；力学性能测试结果 抗拉强度(Rm, MPa) 705、屈服强度(RP0.2, MPa) 420、断后伸长率(A5，% ) 26、断面收缩率 (Z, 60、硬度(HBW) 203。实施例5钢材的化学成分(%)分析结果:C :0. 33,Si :0. 62,Mn :1. 25,V :0. 028,S :0. 023、 P :0. 011、Al :0. 026 ；生产方法是按上述成分进行EAF+LF+VD精炼后模注成钢锭，经初轧850轧机开坯，精轧机终轧温度850°C，钢材入缓冷坑温度40(TC ；力学性能测试结果 抗拉强度(Rm, MPa) 710、屈服强度(RP0.2, MPa) 425、断后伸长率(A5，% ) 24、断面收缩率 (Z, 56、硬度(HBW) 209。实施例6钢材的化学成分(%)分析结果:C :0. 34,Si :0. 64,Mn :1. 23,V :0. 032,S :0. 025、P :0. 007、Al 0. 030 ；生产方法是按上述成分进行EAF+LF+VD精炼后模注成钢锭，经初轧850轧机开坯，精轧机终轧温度850°C，钢材入缓冷坑温度40(TC ；力学性能测试结果 抗拉强度(Rm, MPa) 725、屈服强度(RP0.2, MPa) 440、断后伸长率(A5，% ) 25、断面收缩率 (Z, 58、硬度(HBW) 212。附表1《化学成分(％ )分析结果》表2《(不同配方钢材力学性能测试结果表》表1 %
权利要求
1.一种精密机床滑块用非调质合金结构钢，其特征在于成分(％ )设计为c :0. 31 0. 36，Si 0. 50 0. 70，Mn :1. 15 1. 30, V :0. 02 0. 05，S :0. 020 0. 035，P 彡 0. 020， 磷和硫总和< 0.045，其余为!^e和不可避免的杂质；力学性能指标为抗拉强度(Rm， MPa) 650 740，硬度(HBff) 192 219，屈服强度(RP0.2, MPa)不小于 400。
2.根据权利要求1所述精密机床滑块用非调质合金结构钢的制造方法，其特征在于 制造包括以下次序的工艺步骤(1)按照上述化学成分设计，采用EAF+LF+VD精炼，向钢中加入钒0.02 0. 05及硅 0. 50 0. 70，后模注成钢锭;(2)经初轧850轧机开坯；(3)精轧机采用控轧控冷工艺，精轧控制终轧温度不大于850°C，钢材入缓冷坑温度不大于400°C。
3.根据权利要求1所述精密机床滑块用非调质合金结构钢，其特征在于化学成分 (% ) :C :0. 35, Si :0. 54, Mn :1. 20、V :0. 030, S :0. 029, P :0. 007, Al :0. 032 ；抗拉强度(Rm， MPa) 700、硬度(HBW) 202、屈服强度(Rptl. 5，MPa) 415。
4.根据权利要求1所述精密机床滑块用非调质合金结构钢，其特征在于化学成分 (% ) :C :0. 35, Si :0. 57, Mn :1. 20、V :0. 031、S :0. 023, P :0. 016, Al :0. 032 ；抗拉强度(Rm， MPa)690、硬度(HBW) 198、屈服强度(Rptl.2，MPa)410。
5.根据权利要求1所述精密机床滑块用非调质合金结构钢，其特征在于化学成分 (% ) :C :0. 34, Si :0. 57, Mn :1. 22、V :0. 035, S :0. 029, P :0. 008, Al :0. 032 ；抗拉强度(Rm， MPa)695、硬度(HBW) 201、屈服强度(Rpa2，MPa)420。
6.根据权利要求1所述精密机床滑块用非调质合金结构钢，其特征在于化学成分 (% ) :C :0. 33, Si :0. 56, Mn :1. 26、V :0. 030, S :0. 023, P :0. 009, Al :0. 033 ；抗拉强度(Rm， MPa)705、硬度(HBW) 203、屈服强度(Rpa 2，MPa) 420。
7.根据权利要求1所述精密机床滑块用非调质合金结构钢，其特征在于化学成分 (% ) :C :0. 33, Si :0. 62, Mn :1. 25、V :0. 028, S :0. 023, P :0. OlUAl :0. 026 ；抗拉强度(Rm， MPa)710、硬度(HBW) 209、屈服强度(Rpa 2，MPa) 425。
8.根据权利要求1所述精密机床滑块用非调质合金结构钢，其特征在于化学成分 (% ) :C :0. 34, Si :0. 64, Mn :1. 23、V :0. 032, S :0. 025, P :0. 007, Al :0. 030 ；抗拉强度(Rm， MPa)725、硬度(HBW) 212、屈服强度(Rpa 2，MPa) 440。
全文摘要
本发明公开一种精密机床滑块用非调质合金结构钢、制造方法及其应用，解决现有钢材存在的力学性能问题。本发明技术方案的成分(％)设计为C0.31～0.36，S i0.50～0.70，Mn1.15～1.30，V0.02～0.05，S0.020～0.035，P≤0.020，磷和硫总和≤0.045，其余为Fe和不可避免的杂质；力学性能指标达到抗拉强度(бb，MPa)650～740，硬度(HBW)192～219，屈服强度(б0.2，MPa)不小于400。制造工艺采用EAF+LF+VD精炼，向钢中加入0.03％的钒及0.55％的硅；精轧控制终轧温度不大于850℃；钢材入缓冷坑温度不大于400℃。本发明具有优点保证抗拉强度及硬度指标，满足屈服强度要求，使滑块使用寿命提高20％～40％，达到了用户使用性能的要求。
文档编号C22C38/12GK102424931SQ20111036252
公开日2012年4月25日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者刘振天, 王继兴, 王继红, 王连海, 耿振伟, 谷强, 马兵刚, 马群 申请人:东北特殊钢集团有限责任公司