一种改进型40CrNiMo钢及其热处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种改进型40CrNiMo钢，其化学元素重量百分比为：0.70～0.90％的Cr，1.65～2.00％的Ni，0.20～0.30％的Mo，0.38～0.43％的C，0.20～0.35％的Si，0.60～0.80％的Mn，0～0.025％的P和0～0.025的S，Fe为余量。本发明改进型40CrNiMo钢具有较高硬度及高耐磨性，且耐低温，钢的冷脆性效果较好。
【专利说明】一种改进型40CrNiMo钢及其热处理工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及合金钢【技术领域】，特别是涉及一种改进型40CrNiMo钢。
【背景技术】 [0002]40CrNiMo钢是低合金结构钢的一种，是在优质碳素结构钢的基础上，适当加入一种或多种合金元素(总含量不超过5%)而制成的钢种，主要用做高强度、高韧性、截面尺寸较大的和较重要的调质零件，如航空发动机轴、轴类、齿轮、卧式锻造机的传动偏心轴、锻压及曲轴等。常用的40CrNiMo钢的主要成分为:0.60~0.90% Cr，1.25~1.65Ni，0.15~
0.25Μο，0.37 ~0.44C，0.17 ~0.37Si，0.50 ~0.80Mn，P ( 0.025, S ^ 0.025，余量为 Fe。
[0003]40CrNiMo钢作为油井设备上的轴类、套类及钻机系统零件的材料，在国际采油行业上应用比较广泛，其常规使用的性能要求如下:
[0004]抗拉强度σ b (MPa):≥ 1000 (145K);屈服强度 σ s (MPa):≥ 827(120K);伸长率δ 5(% ) 15 ;断面收缩率 Ψ (% ) 30 ；
[0005]-20°C、_45°C冲击功Akv(J):三个平均值≥42，单个最小值≥33。
[0006]但是随着深井钻井技术的发展，对其强韧性提出了更高的要求，国际石油公司对石油钻杆的使用要求提出了现有最高的要求，具体如下:
[0007]抗拉强度σ b (MPa):≥ 1103 (160K);屈服强度 σ s (MPa):≥ 1000 (145K);伸长率δ 5(% ) 14 ;断面收缩率 Ψ (% ) 25 ；
[0008]-20°C、_45°C冲击功Akv(J):三个平均值≥42，单个最小值≥33。
[0009]对于现有的最高要求，常规材料的拉伸性能能够满足，但其低温冲击要求的温度低于常规材料的脆性转变温度，钢的冷脆倾向就成为突出问题，如发生冷脆断裂将会导致严重的后果。而利用现有的40CrNiMo钢材料很难达到上述国际石油公司的要求，不能满足客户使用要求。
【发明内容】
[0010]针对上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种改进型40CrNiMo钢，以使其满足国际石油公司的最高要求。
[0011]为实现上述目的，本发明公开的一种改进型40CrNiMo钢，其化学元素重量百分比为:0.70 ~0.90% 的 Cr，1.65 ~2.00 % 的 Ni，0.20 ~0.30 % 的 Mo，0.38 ~0.43 % 的 C，
0.20 ~0.35% 的 Si，0.60 ~0.80% 的 Mn，O ~0.025% 的 P 和 O ~0.025 的 S，Fe 为余量。
[0012]优选的，所述改进型40CrNiMo钢的化学元素重量百分比为:0.80%的Cr，1.75%的 Ni,0.25%的 Mo,0.40%的 C，0.30% 的 Si,0.70%的 Mn,0.020%的 P 和 0.020%的 S，Fe为余量。
[0013]优选的，所述改进型40CrNiMo钢的化学元素重量百分比为:0.75%的Cr，1.70%的 Ni，0.28%的 Μο，0.38%的 C，0.25%的 Si，0.65%的 Μη，0.015%的 P 和 0.015%的 S，Fe
为余量。[0014]其中，每种成分的作用如下:
[0015]碳(C):提高钢的淬硬性及硬度，过高会降低钢的韧性，在使用过程中易产生脆性断裂。
[0016]硅(Si):可在一定程度上提高钢的淬透性。
[0017]锰(Mn):可在一定程度上提高钢的淬透性，增强钢的强度。
[0018]磷(P):适量添加可改善钢的切削性能。
[0019]硫(S):适量添加可改善钢的切削性能。
[0020]铬(Cr):提高钢的强度、淬透性及耐腐蚀性能。
[0021]镍(Ni):提高钢的强度、改善钢的韧性、提高钢的耐腐蚀性。
[0022]钥(Mo):提高钢的淬透性、细化晶粒、提高钢的耐腐蚀性。
[0023]冶炼采用电炉+电渣重熔工艺，经检测本发明改进型40CrNiMo钢的性能均符合以下标准:
[0024]抗拉强度σ b (MPa):≥ 1103 (160K);屈服强度 σ s (MPa):≥ 1000 (145K);伸长率δ 5(% ):≥14 ;断面收缩率Ψ (% ):≥25。
[0025]本发明的有益效果是:本发明改进型40CrNiMo钢具有较高硬度及高耐磨性，且耐低温，钢的冷脆性效果较好。
【具体实施方式】
[0026]下面结合具体实施例对本发明的内容进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0027]实施例一:一种改进型40CrNiMo钢，其化学元素重量百分比为:0.80%的Cr，
1.75% 的 Ni，0.25% 的 Mo，0.40% 的 C，0.30% 的 Si，0.70% 的 Mn，0.020% 的 P 和 0.020%的S，Fe为余量。冶炼采用电炉+电渣重熔工艺，该钢材的抗拉强度为:抗拉强度Qb(MPa):1146 ;屈服强度 σ s (MPa):1025。
[0028]实施例二:一种改进型40CrNiMo钢，其化学元素重量百分比为:0.75%的Cr，
1.70% 的 Ni，0.28% 的 Mo，0.38% 的 C，0.25% 的 Si，0.65% 的 Mn，0.015% 的 P 和 0.015%的S，Fe为余量。冶炼采用电炉+电渣重熔工艺，该钢材的抗拉强度为:抗拉强度Qb(MPa):1143 ;屈服强度 σ s (MPa):1030。
[0029]实施例三:一种改进型40CrNiMo钢，其化学元素重量百分比为:0.70%的Cr，
1.65% 的 Ni，0.20% 的 Mo，0.38 % 的 C，0.20 % 的 Si，0.60 % 的 Mn，0.01 % 的 P 和 0.01 的S，Fe为余量。冶炼采用电炉+电渣重熔工艺，该钢材的抗拉强度为:抗拉强度σ b (MPa):1140;屈服强度 σ s (MPa):1020。
[0030]实施例四:一种改进型40CrNiMo钢，其化学元素重量百分比为:0.90%的Cr，
2.00%的 Ni,0.30%的 Mo,0.43%的 C，0.35%的 Si,0.80%的 Mn，0.025%的 P 和 0.025 的
S,Fe为余量。
[0031]实施例五:一种改进型40CrNiMo钢，其化学元素重量百分比为:0.85%的Cr，1.90的 Ni，0.28% 的 Mo，0.41% 的 C，0.32% 的 Si, 0.75% 的 Mn，0.010% 的 P 和 0.010 的 S，Fe 为余量。冶炼采用电炉+电渣重熔工艺，该钢材的抗拉强度为:抗拉强度Qb(MPa):1141;屈服强度 σ s (MPa):1021o[0032]实施例六:一种改进型40CrNiMo钢，其化学元素重量百分比为:0.78%的Cr，1.85%的 Ni,0.22%的 Mo,0.39%的 C，0.32%的 Si,0.78%的 Mn，0.020%的 P 和 0.020 的S，Fe为余量。冶炼采用电炉+电渣重熔工艺，该钢材的抗拉强度为:抗拉强度σ b (MPa):1142 ;屈服强度 σ s (MPa):1022。
[0033]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。`
【权利要求】
1.一种改进型40CrNiMo钢，其特征在于，其化学元素重量百分比为:0.70~0.90%的Cr, 1.65 ~2.00% 的 Ni，0.20 ~0.30 % 的 Mo，0.38 ~0.43 % 的 C，0.20 ~0.35 % 的 Si，.0.60 ~0.80%的 Mn，O ~0.025%的 P 和 O ~0.025 的 S，Fe 为余量。
2.根据权利要求1所述的改进型40CrNiMo钢，其特征在于，其化学元素重量百分比为:.0.80% 的 Cr，1.75% 的 Ni，0.25% 的 Mo，0.40% 的 C，0.30% 的 Si，0.70% 的 Mn，0.020% 的P和0.020%的S，Fe为余量。
3.根据权利要求1所述的改进型40CrNiMo钢，其特征在于，其化学元素重量百分比为: .0.75% 的 Cr，1.70% 的 Ni，0.28% 的 Mo，0.38% 的 C，0.25% 的 Si，0.65% 的 Mn，0.015% 的P 和 0.015%^ S，Fe 为余量。
【文档编号】C22C38/44GK103627969SQ201210309234
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月28日 优先权日:2012年8月28日
【发明者】杨冬春, 边越洋 申请人:苏州宝业锻造有限公司