一种渗碳锰钢的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种渗碳锰钢，所含化学元素的质量百分数如下：C：0.2％-0.3％；Si：0.25％-0.35％；Cr：0.2％-0.3％；Mn：4.6％-5.2％；Ni：0.2％-0.4％；Nb：0.004％-0.006％；Al：0.10％-0.14％；V：0.005％-0.01％；B：1.2％-1.6％；Mo：0.6％-1.2％；S：0-0.02％；P：0-0.03％；余料为Fe；在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：配置各原料采用LD氧气转炉进行吹炼时加入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中加入Nb、V、B，精炼后连铸为坯体；将坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560-580℃后进行空冷，得到板材；将板材进行表面渗碳处理并在渗碳处理后进行低温回火处理，得到渗碳锰钢。
【专利说明】一种渗碳锰钢
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢铁材料【技术领域】，尤其涉及一种渗碳锰钢。
【背景技术】
[0002] 含碳量较低的钢铁，往往韧性较好而强度较低，通常可通过渗碳淬火使钢铁表面 硬度和耐磨性提高而获得渗碳钢。渗碳钢由于具有高碳的耐磨层和低碳的高强韧性心部， 从而可以承受巨大的接触应力且耐磨性良好，目前，渗碳钢以锰系合金钢和铬系合金钢为 主，被广泛用于制作各种机械的结构件。现有技术中，渗碳钢主要以锻造和机加工的方式进 行成形，存在效率较低，加工时间较长的缺点，需要进行改进。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种渗碳锰钢，其机械性能好且 表面性能突出。
[0004] 本发明提出了 一种渗碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下：C : 0. 2% -0. 3% ；Si ：0. 25% -〇. 35% ；Mn ：4. 6% -5. 2% ；Cr ：0. 2% -〇. 3% ；Ni ：0. 2% -〇. 4% ； Nb ：0. 004 % -0. 006 % ；A1 ：0. 10 % -〇. 14 % ；V ：0. 005 % -〇. 01 % ；B ： I. 2 % -I. 6 % ；Mo ： 0· 6% -I. 2% ;S :0-0· 02% ;P :0-0· 03% ;余料为 Fe ;
[0005] 在制备过程中，按照熔炼步骤、乳制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：
[0006] Sl :熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，力口 入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入Nb、V、B， 精炼过程中，控制渣碱度为6. 5-7. 5,精炼后连铸为坯体；
[0007] S2 :轧制，将Sl中获得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560_580°C后进行空 冷，得到板材，其中，粗轧温度为960-980°C，精轧温度为860-880°C，快速冷却过程中，冷却 速度为 200-240°C /s ;
[0008] S3 :表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回 火处理，其中，低温回火处理的温度为140-150°C，得到渗碳锰钢。
[0009] 优选地，其所含化学元素的质量百分数如下：C :0. 22 % -0. 28 % ;Mn : 4. 75 % -5. 15 % ；Si ：0. 28 % -〇. 32 % ；Cr ：0. 22 % -〇. 27 % ；Ni ：0. 24 % -〇. 36 % ；Nb ： 0. 0045% -0. 0056% ；A1 ：0. 11 % -〇. 13% ；V ：0. 006% -〇. 009% ；B ：1. 25% -I. 57% ；Mo ： 0· 7% -I. 1% ;S :0-0· 02% ;P :0-0· 03% ;余料为 Fe。
[0010] 优选地，其所含化学元素的质量百分数如下：C :0. 25% ;Mn :4. 9% ;Si :0. 3% ;Cr : 0. 25% ；Ni ：0. 3% ；Nb ：0. 005% ；A1 ：0. 12% ；V ：0. 008% ；B ：1. 3% ；Mo ：0. 9% ；S ：〇-〇. 02% ； P :0-0· 03% ;余料为 Fe。
[0011] 优选地，在步骤SI中，精炼过程中，对钢水进行吹氩处理。
[0012] 优选地，在步骤S2中，粗轧温度为970°C，精轧温度为870°C。
[0013] 优选地，在步骤S2中，快速冷却过程中，冷却速度为230°C /s。
[0014] 优选地，在步骤S3中，低温回火处理的温度为145°C。
[0015] 本发明中，熔炼后采用轧制的方式进行成形，并在成形之后进行表面渗碳和低温 回火处理，在熔炼过程中，采用LD氧气转炉进行吹炼，并在吹炼后送LF炉进行精炼，对整 个熔炼过程进行严格控制，同时，对渗碳钢的基体锰钢中各组分形成优化，采用多种合金元 素，以提高锰钢的力学性能和加工性能，在轧制过程中，通过对轧制的工艺参数进行优化和 控制，获得由仿晶界型铁素体、片层状珠光体、粒状贝氏体、板条状贝氏体组成的多相复合 组织，从而使得合金强度和塑韧性匹配良好，通过对钢表层进行渗碳处理，并结合低温回火 处理，使得合金获得高硬耐磨的表层，使得渗碳锰钢的机械性能好且表面性能突出。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合具体实例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明， 而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明 的保护范围内。
[0017] 实施例1
[0018] 一种渗碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下：
[0019] C ：0. 25% ；Mn ：4. 9% ；Si ：0. 3% ；Cr ：0. 25% ；Ni ：0. 3% ；Nb ：0. 005% ；A1 ：0. 12% ； V :0· 008% ;B :1. 3% ;Mo :0· 9% ;S :0· 01% ;P :0· 02% ;余料为 Fe ;
[0020] 在制备过程中，按照熔炼步骤、乳制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：
[0021] Sl :熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，力口 入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入Nb、V、B， 精炼过程中，控制渔碱度为6. 5-7. 5,并对钢水进行吹氦处理,精炼后连铸为述体；
[0022] S2 :轧制，将Sl中获得的坯体进行粗乳、精轧后快速冷却至560_580°C后进行空 冷，得到板材，其中，粗轧温度为970°C，精轧温度为870°C，快速冷却过程中，冷却速度为 230 〇C /s ；
[0023] S3 :表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回 火处理，其中，低温回火处理的温度为145°C，得到渗碳锰钢。
[0024] 实施例2
[0025] -种渗碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下：
[0026] C :0· 3% ;Mn :4. 6% ;Si :0· 25% ;Cr :0· 3% ;Ni :0· 4% ;Nb :0· 004% ;A1 :0· 14% ; V :0· 005% ;B :1. 6% ;Mo :0· 6% ;S :0· 01% ;P :0· 02% ;余料为 Fe ;
[0027] 在制备过程中，按照熔炼步骤、乳制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：
[0028] Sl :熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，力口 入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入Nb、V、B， 精炼过程中，控制渔碱度为6. 5-7. 5,并对钢水进行吹氦处理,精炼后连铸为述体；
[0029] S2 :乳制，将Sl中获得的坯体进行粗乳、精轧后快速冷却至580°C后进行空冷，得 到板材，其中，粗轧温度为960°C，精轧温度为880°C，快速冷却过程中，冷却速度为200°C / s ；
[0030] S3 :表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回 火处理，其中，低温回火处理的温度为150°C，得到渗碳锰钢。
[0031] 实施例3
[0032] -种渗碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下：
[0033] C ：0. 2% ；Mn ：5. 2% ；Si ：0. 35% ；Cr ：0. 2% ；Ni ：0. 2% ；Nb ：0. 006% ；A1 ：0. 10% ； V :0· 01% ;B :1. 2% ;Mo :1. 2% ;S :0· 02% ;P :0· 03% ;余料为 Fe ;
[0034] 在制备过程中，按照熔炼步骤、乳制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：
[0035] Sl :熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，力口 入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入Nb、V、B， 精炼过程中，控制渔碱度为6. 5-7. 5,并对钢水进行吹氦处理,精炼后连铸为述体；
[0036] S2 :乳制，将Sl中获得的坯体进行粗乳、精轧后快速冷却至560°C后进行空冷，得 到板材，其中，粗轧温度为980°C，精轧温度为860°C，快速冷却过程中，冷却速度为240°C / s ；
[0037] S3 :表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回 火处理，其中，低温回火处理的温度为140°C，得到渗碳锰钢。
[0038] 在实施例1-3中，测试制得的渗碳锰钢的各项机械性能，性能数据如表1所示。
[0039]
【权利要求】
1. 一种渗碳锰钢，其特征在于，其所含化学元素的质量百分数如下： C :0· 2 % -0· 3 % ;Mn :4· 6 % -5. 2 % ;Si :0· 25 % -0· 35 % ;Cr :0· 2 % -0· 3 % ;Ni : 0. 2 % -0. 4 % ；Nb ：0. 004 % -〇. 006 % ；A1 ：0. 10 % -〇. 14 % ；V ：0. 005 % -〇. 01 % ；B ： 1. 2% -1. 6% ;Mo :0· 6% -1. 2% ;S :0-0· 02% ;P :0-0· 03% ;余料为 Fe ; 在制备过程中，按照熔炼步骤、乳制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢： 51 :熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，加入 Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入Nb、V、B，精 炼过程中，控制渣碱度为6. 5-7. 5,精炼后连铸为坯体； 52 :轧制，将S1中获得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560-580°C后进行空冷，得 到板材，其中，粗轧温度为960-980°C，精轧温度为860-880°C，快速冷却过程中，冷却速度 为 200-240°C /s ; 53 :表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回火处 理，其中，低温回火处理的温度为140-150°C，得到渗碳锰钢。
2. 根据权利要求1所述的渗碳锰钢，其特征在于，其所含化学元素的质量百分数如 下：C :0· 22% -0· 28% ;Mn :4· 75% -5. 15% ;Si :0· 28% -0· 32% ;Cr :0· 22% -0· 27% ;Ni : 0. 24 % -0. 36 % ；Nb ：0. 0045 % -〇. 0056 % ；A1 ：0. 11 % -〇. 13 % ；V ：0. 006 % -〇. 009 % ；B ： 1. 25% -1. 57% ;Mo :0· 7% -1. 1% ;S :0-0· 02% ;P :0-0· 03% ;余料为 Fe。
3. 根据权利要求1或2所述的渗碳锰钢，其特征在于，其所含化学元素的质量百分数如 下： C ：0. 25 % ；Mn ：4. 9 % ；Si ：0. 3 % ；Cr ：0. 25 % ；Ni ：0. 3 % ；Nb ：0. 005 % ；A1 ：0. 12 % ；V ： 0· 008% ;B :1. 3% ;Mo :0· 9% ;S :0-0· 02% ;P :0-0· 03% ;余料为 Fe。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的渗碳锰钢，其特征在于，在步骤SI中，精炼过程中， 对钢水进行吹氩处理。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的渗碳锰钢，其特征在于，在步骤S2中，粗轧温度为 970°C，精轧温度为870°C。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的渗碳锰钢，其特征在于，在步骤S2中，快速冷却过程 中，冷却速度为230°C /s。
7. 根据权利要求1-6任一项所述的渗碳锰钢，其特征在于，在步骤S3中，低温回火处理 的温度为145 °C。
【文档编号】C22C38/58GK104294178SQ201410523251
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】郑洪
申请人:合肥恒泰钢结构有限公司