专利名称：一种低合金高强高韧钢及其生产方法
技术领域：
本发明涉及金属材料领域，尤其是涉及了ー种低合金高强高韧钢及其生产方法。
背景技术：
低合金钢由于其优异的力学性能以及相对较低的生产和使用成本，在工程机械领域被广泛应用；目前使用最多的钢材种类，抗拉強度通常在IOOOMPa以下，且其冲击功较低，难于适应日益严酷的使用工况；因此，需要在保持高強度水平的前提下，进ー步提高低合金钢的塑韧性，特别是低温条件下的冲击韧性，从而使低合金钢能够在较低的温度下使用。现有技术中，公开了ー种强韧性低合金结构钢及其生产方法，该低合金结构钢内含有Cr、Ni、Mo、Cu、V、Nb等合金元素；且采用转炉初炼、LF炉精炼、连铸的生产エ艺，并在经过淬火+高温回火调质热处理后，使得其抗拉强度可大于等于750MPa，且_40°C低温冲击韧性Akv ^ 150J，经过渗碳化学热处理后，可用于制造各种高强度高韧性的耐磨机械传动零件和部件。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题I)材料为铸造状态，如果エ艺控制不好的话，则可能存在鋳造缺陷，并影响性能; 2)碳含量较高，只能单方面的提高强度，可能会使塑韧性受到相应的影响；3)強度级别不够，耐磨性能受到影响。
发明内容
本发明实施例提供了ー种低合金高强高韧钢及其生产方法，该低合金钢具有高强度和高韧性。为了达到上述目的，本发明实施例提供ー种低合金高强高韧钢，包括优选的,所述低合金高强高韧钢还包括0. 0005wt% O. 01wt%的稀土元素。优选的，所述稀土元素包括La元素。本发明实施例提供一种低合金高强高韧钢的生产方法，包括铸造工序根据上述低合金高强高韧钢的成分和含量进行铸造，得到低合金钢铸锭；锻造工序将上述低合金钢铸锭进行锻造，且开坯锻造加热温度为1160°C 1200°C，终锻温度为650°C 900°C，每火次变形量不小于30% ；热处理工序将上述锻造成型的锻件升温至900°C 940°C进行正火，经过正火处理后升温至880°C 920°C进行淬火，经过淬火处理后升温至530°C 600°C进行高温回火， 得到低合金高强高韧钢。优选的，所述正火的保温时间为I 3小时，所述淬火的保温时间为I 3小时， 所述高温回火的保温时间为2 4小时。与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点本发明实施例中，合金元素含量较低，且采用普通电弧炉熔炼，制造和处理工艺相对较简单；而且低合金高强高韧钢具有高强度和高韧性，适用于需要高强度和高韧性的情况下使用，其特别适合于新型现代的工程机械领域。
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本发明实施例二提供的一种低合金高强高韧钢的生产方法流程图。
具体实施例方式下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供一种低合金高强高韧钢，通过控制化学元素的含量，以实现屈服强度 IOOOMPa级的低合金高强高韧钢；且该低合金高强高韧钢能够解决合金化学元素含量、材料成型工艺、增加强度级别等问题。具体的，该低合金高强高韧钢包含O. 15wt% O. 3(^七％的 C 元素。本发明实施例中，通过适当的降低C元素的含量，且将C元素含量控制在 O. 15wt% O. 30被％的范围内，从而降低该低合金高强高韧钢的淬裂敏感性。本发明实施例中，一种优选的C兀素的含量为低合金高强高韧钢中包含
O.20wt % O. 25wt % 的 C 元素。O. 30wt % O. 70wt % 的 Si 元素。本发明实施例中，由于Si元素是脱氧所需的元素，因此通过将Si元素含量控制在0. 30wt% 0. 70wt%的范围内，从而可以改善低该合金高强高韧钢的抗氧化性以及抗腐蚀性。本发明实施例中，一种优选的Si元素的含量为低合金高强高韧钢中包含 0. 40wt *% () 60wt 的 Si 兀素。0. 60wt*% I. OOwt1^的 Mn 兀素。本发明实施例中，由于Mn元素是脱氧和脱硫所需的元素，因此通过将Mn元素含量控制在0. 60wt% I. OOwt%的范围内，从而可以提高该低合金高强高韧钢的硬度，并改善淬火性能。本发明实施例中，一种优选的Mn元素的含量为低合金高强高韧钢中包含 0. 70wt*% 0. 85wt% 的 Mn 兀素。0. 60wt*% I. 10wt*%的 Cr 兀素。本发明实施例中，通过将Cr元素含量控制在0. 60wt% I. 10wt%的范围内，以提高淬火性和抗回火软化能力，同时避免碳化物粗化而导致的韧性降低。本发明实施例中，一种优选的Cr元素的含量为低合金高强高韧钢中包含 0. 80wt*% I. OOwt%的 Cr 兀素。0. 50wt*% I. OOwt1^的 Ni 兀素。本发明实施例中，由于Ni是ー种奥氏体形成単元，能够提高强度而且又保持良好的塑性和韧性，但过多则会影响延展性，因此将Ni元素含量控制在0. 50wt% I. OOwt %的范围内。本发明实施例中，一种优选的Ni元素的含量为低合金高强高韧钢中包含 0. 60wt % 0. 90wt % 的 Ni 元素。0. 20wt *% () 60wt % 的 Mo 兀素。本发明实施例中，通过将Mo元素含量控制在0. 20wt% 0. 60wt%的范围内，细化钢的晶粒，并以碳化物的形式析出，从而提高低合金高强高韧钢的强度，同时与Si元素结合提高抗腐蚀性和抗氧化性。本发明实施例中，一种优选的Mo元素的含量为低合金高强高韧钢中包含
0.30wt *% () 50wt % 的 Mo 兀素。优选的，该低合金高强高韧钢中还包括0. 0005wt% 0. 01wt%的稀土元素。本发明实施例中，通过添加少量稀土元素，从而细化晶粒，并变质夹杂物，提高综合性能。本发明实施例中，一种优选的稀土元素包括La元素。不可避免的杂质。例如，该不可避免的杂质可以为S、P、A1等杂质元素；此外，需要控制S、P、A1等杂质元素在较低的范围内，如低合金高强高韧钢中包含的S元素含量<0. 03wt%，P元素含量 く 0. 03wt %，Al 元素含量彡 0. 07wt %。余量为Fe。实施例一基于上述低合金高强高韧钢的成分和含量，本发明实施例一提供ー种低合金高强高韧钢的生产方法，以实现屈服強度IOOOMPa级的低合金高强高韧钢；且该低合金高强高韧钢能够解决合金化学元素含量、材料成型工艺、增加强度级别等问题；该方法通过对铸态材料进行大变形锻造成型处理，锻造能破碎铸态组织，细化晶粒，增加位错密度，提高强度， 同时愈合一些铸造形成的缺陷，防止塑韧性降低；对锻造后的锻件进行淬火+高温回火热处理，获得回火索氏体组织，能获得很高的韧性，同时保持较高的强度。如图I所示，该低合金高强高韧钢的生产方法包括以下步骤步骤101，铸造工序根据上述的低合金高强高韧钢的成分和含量进行铸造，得到低合金钢铸锭。本发明实施例中，该低合金高强高韧钢的成分和含量包括0. 15wt% O. 30wt% 的 C 元素；0· 30wt % O. 70wt % 的 Si 元素；0· 60wt % I. OOwt % 的 Mn 元素；0· 60wt %
I.IOwt % 的 Cr 兀素；0· 50wt% I. OOwt % 的 Ni 兀素；0· 20wt% O. 60wt% 的 Mo 兀素；余量为Fe和不可避免的杂质。本发明的一种优选实施方式中，该低合金高强高韧钢包括0. 20wt% O. 25wt% 的C元素。本发明的一种优选实施方式中，该低合金高强高韧钢包括0. 40wt% O. 60wt% 的Si元素。本发明的一种优选实施方式中，该低合金高强高韧钢包括0. 70wt% O. 85wt% 的Mn元素ο本发明的一种优选实施方式中，该低合金高强高韧钢包括0. 80wt% I. OOwt% 的Cr元素。本发明的一种优选实施方式中，该低合金高强高韧钢包括0. 60wt% O. 90wt% 的Ni元素。本发明的一种优选实施方式中，该低合金高强高韧钢包括0. 30wt% O. 50wt% 的Mo元素。本发明的一种优选实施方式中，该低合金高强高韧钢还包括0.0005Wt% O. Olwt%的稀土元素；本发明的一种优选实施方式中，该稀土元素包括La元素。步骤102，锻造工序将上述低合金钢铸锭进行锻造，且开坯锻造加热温度为 1160°C 1200°C，终锻温度为650°C 900°C，每火次变形量不小于30%。步骤103，热处理工序将上述锻造成型的锻件升温至900°C 940°C进行正火，经过正火处理后升温至880°C 920°C进行淬火，经过淬火处理后升温至530°C 600°C进行高温回火，得到低合金高强高韧钢。本发明实施例中，正火的保温时间为I 3小时,淬火的保温时间为I 3小时， 高温回火的保温时间为2 4小时。以下结合具体的实施方式对本发明实施例进行详细说明。实施例二步骤I、铸造如表I所示成分的低合金高强高韧钢铸锭，且铸锭的规格为 Φ 100 X 110mm，控制熔炼和浇注的工艺。表I低合金钢化学成分(wt % )
权利要求
1.一种低合金高强高韧钢，其特征在于，包括O. 15wt% O. 3(^七％的C元素；O. 30wt% O. 7(^七％的 Si 元素；O. 60wt% I. OOwt % 的 Mn 兀素；O. 60wt% I. IOwt% 的 Cr 兀素；O. 50wt % I. OOwt % 的 Ni 元素；O. 20wt % O. 60wt % 的 Mo 兀素；余量为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求I所述的低合金高强高韧钢，其特征在于，包括O. 20wt % O. 25wt % 的 C 元素。
3.如权利要求I所述的低合金高强高韧钢，其特征在于，包括O. 40wt % O. 60wt % 的 Si 兀素。
4.如权利要求I所述的低合金高强高韧钢，其特征在于，包括O. 70wt% O. 85wt% 的 Mn 兀素。
5.如权利要求I所述的低合金高强高韧钢，其特征在于，包括O. 80wt% I. OOwt% 的 Cr 兀素。
6.如权利要求I所述的低合金高强高韧钢，其特征在于，包括O. 60wt % O. 90wt % 的 Ni 元素。
7.如权利要求I所述的低合金高强高韧钢，其特征在于，包括O. 30wt % O. 50wt % 的 Mo 兀素。
8.如权利要求1-7任一项所述的低合金高强高韧钢，其特征在于，所述低合金高强高韧钢还包括0. 0005wt% O. 01wt%的稀土元素。
9.如权利要求8所述的低合金高强高韧钢，其特征在于，所述稀土元素包括La元素。
10.一种低合金高强高韧钢的生产方法，其特征在于，包括铸造工序根据权利要求1-8任一项所述的低合金高强高韧钢的成分和含量进行铸造，得到低合金钢铸锭；锻造工序将上述低合金钢铸锭进行锻造，且开坯锻造加热温度为1160°C 1200°C， 终锻温度为650°C 900°C，每火次变形量不小于30% ；热处理工序将上述锻造成型的锻件升温至90(TC 940°C进行正火，经过正火处理后升温至880°C 920°C进行淬火，经过淬火处理后升温至530°C 600°C进行高温回火，得到低合金高强高韧钢。
11.如权利要求10所述的生产方法，其特征在于，所述正火的保温时间为I 3小时，所述淬火的保温时间为I 3小时，所述高温回火的保温时间为2 4小时。
全文摘要
本发明公开了一种低合金高强高韧钢及其生产方法，该方法包括铸造工序按照以下成分和含量进行铸造得到低合金钢铸锭，0.15wt％～0.30wt％的C元素；0.30wt％～0.70wt％的Si元素；0.60wt％～1.00wt％的Mn元素；0.60wt％～1.10wt％的Cr元素；0.50wt％～1.00wt％的Ni元素；0.20wt％～0.60wt％的Mo元素；余量为Fe和不可避免的杂质；锻造工序将上述低合金钢铸锭进行锻造，且开坯锻造加热温度为1160℃～1200℃，终锻温度为650℃～900℃，每火次变形量不小于30％；热处理工序将上述锻造成型的锻件升温至900℃～940℃进行正火，经过正火处理后升温至880℃～920℃进行淬火，经过淬火处理后升温至530℃～600℃进行高温回火，得到低合金高强高韧钢。本发明实施例中，该低合金高强高韧钢具有高强度和高韧性。
文档编号C21D8/00GK102605271SQ20121009168
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者朱文旭, 李 杰, 邵威 申请人:三一集团有限公司