本发明涉及一种钢铁制备方法，特别涉及一种汽车用钢的制备方法。
背景技术：
汽车用钢种类繁多，汽车工业的发展，对钢铁材料提出了更高的要求，但是在钢铁中增加其他改善性能的组分很容易在钢铁冲压焊接过程中产生裂纹，影响产品质量，此外汽车用钢还存在冶炼周期长、出钢过程铝被氧化成al2o3颗粒夹杂，影响钢的均一性。
技术实现要素：
发明目的：本发明提供一种汽车用钢的制备方法，增加汽车用钢的韧性。
技术方案：本发明所述一种汽车用钢制备方法，包括以下步骤：(1)电炉加热到1100-1200℃时，将100-120份fe铁粉加入电炉，供氧脱碳，保温；(2)继续加热，到1400-1500℃时，按重量份计，将下列组分2-6份c、0.1-0.5份mn、0.1-1份pb、0.5-0.8份si、10-13份al、1.5-3份cr、0.05-0.1份s、0.1-0.2份w、0.05-0.3份v加入到电炉中，保温，得到合金液；(3)将合金液转移至精炼炉中，进行脱氧、脱磷、排渣处理，降温至1000-1100℃，加入0.01-0.02份石墨烯，保温，浇铸，得成品。
进一步地，步骤(1)所述保温时间为20-40min。
进一步地，步骤(2)所述保温时间为25-30min。
进一步地，步骤(3)所述保温时间为10-15min。
进一步地，步骤(3)所述脱氧为使得氧气含量小于600ppm。
进一步地，步骤(3)所述脱磷为使得磷含量低于0.005％。
进一步地，按重量份计，本发明制备的汽车用钢制备过程中各组分用量为：110-120份fe、3-4份c、0.2-0.4份mn、0.3-0.8份pb、0.6-0.8份si、11-12份al、1.5-2份cr、0.06-0.08份s、0.12-0.18份w、0.1-0.2份v和0.012-0.018份石墨烯。
进一步地，按重量份计，本发明制备的汽车用钢制备过程中各组分用量为：110份fe，2.8份c、0.3份mn、0.5份pb、0.7份si、11.6份al、1.6份cr、0.07份s、0.15份w、0.15份v和0.015份石墨烯。
mn在钢中的作用为提高钢的淬透性，起固溶强化作用，增加钢的强度和硬度，但是mn含量过高，则会增加钢的过热敏感性。
pb作用为降低疲劳强度。但是pb的含量需要进行严格控制，含量过高则会降低钢的冲击韧性，且降低钢的塑性，在一定范围内，可以很好的增加钢的耐疲劳性，且不会造成钢塑性的降低。
si在本发明中主要是作为脱氧剂，并且可以减少晶体的各向异性倾向，增加钢的强度、耐热性和耐磨性，在普通钢铁中，硅的含量通常为0.4％以上，硅的含量不合适则会破坏钢的连续性，且会形成与钢无法相容的颗粒，增加钢材料的磨损。
al在本发明中作为脱氧剂、脱气剂和致密剂，与氧生成al2o3，与n形成aln，生成的aln是细小弥散的分布于钢铁中，提高钢的综合性能，但是al含量过高，形成的al2o3则无法很好的与钢融合，减少钢的均一性，影响钢的耐磨性，经过反复筛选，本发明制备过程中加入重量份为10-13份al，可以形成粒径小，分布均一的弥散颗粒，解决了al被氧化形成颗粒夹杂的情形。
cr在本发明中增加了钢的淬透性，提高钢的强度、硬度和韧性，提高钢的综合性能，与本发明的c形成化合物，可以很好的增加钢的耐磨性、抗氧化性、耐蚀性。
w增加了钢的回火稳定性、热强性和耐磨性，提高钢在高温时的抗蠕变能力，但是w的含量过高，容易与组分中的c、fe等其他成分形成含量过高的化合物，影响钢的耐磨性。
v在本发明中主要提高钢的耐磨性和耐高温性能，同时还具有提高钢强度的效果。v与组分中的c形成的化合物对提高钢的硬度和耐磨性效果明显，同时该化合物可以与钢很好的融合，不会因为颗粒弥散造成的钢的不均匀。
石墨烯的加入钢铁中可以很好的增加钢铁的硬度，广泛用于汽车防碰撞外壳，但是石墨烯的特性很难与钢铁很好的结合，本发明在炼钢过程中，加入了少量的硫，且当温度在1000-1100℃时，石墨烯可以很好的与钢铁材料结合。但是s通常作为有害成分存在，s含量过高，增加钢的塑性，但是会破坏钢的连续性，容易产生热裂等不良影响，故s的含量需严格控制。
有益效果：本发明制备钢铁均一，具有良好的韧性、硬度和抗冲击性能。
具体实施方式
一、原料和检测方法
1、原料来源
本发明采用的原料的具体参数如下：
c粉(约1μm)；mn为0.6-1.2mm，购自耒阳大吉锰业有限公司；pb粒度为200-300目，cr粒度为80-325目，w粒度为200目，v粒度为100目，购自北京兴荣源科技有限公司；si粒度为1000目，购自徐州凌云硅业有限公司；石墨烯购自青岛沿海碳材料有限公司；其余原料均为市购所得。
2、检测方法
2-1硬度测定
参考《gb/t230.1-2009金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法》
2-2拉伸试验
参考《gb/t228金属材料拉伸试验室温试验方法》
2-3冲击试验
参考《gb/t229-2007金属材料夏比摆锤冲击试验方法》
二、样品制备
实施例1：电炉加热到1100℃时，将100份fe铁粉加入电炉，供氧脱碳，保温20min；继续加热，到1400℃时，按重量份计，加入2份c、0.1份mn、0.1份pb、0.5份si、10份al、1.5份cr、0.05份s、0.1份w、0.05份v加入到电炉中，保温25min，得到合金液；将合金液转移至精炼炉中，脱氧，使得氧气含量小于600ppm，脱磷，使得磷含量低于0.005％，排渣，降温至1000-1100℃，加入0.01份石墨烯，保温10min，浇铸，得成品。。
实施例2：电炉加热到1200℃时，将120份fe铁粉加入电炉，供氧脱碳，保温40min；继续加热，到1500℃时，按重量份计，将下列组分4份c、0.4份mn、0.8份pb、0.8份si、12份al、2份cr、0.08份s、0.18份w、0.2份v加入到电炉中，保温30min，得到合金液；将合金液转移至精炼炉中，脱氧，使得氧气含量小于600ppm，脱磷，使得磷含量低于0.005％，排渣，降温至1100℃，加入0.02份石墨烯，保温15min，浇铸，得成品。。
实施例3：电炉加热到1200℃时，将100份fe铁粉加入电炉，供氧脱碳，保温40min；继续加热，到1500℃时，按重量份计，将下列组分3份c、0.2份mn、0.3份pb、0.6份si、11份al、1.5份cr、0.06份s、0.12份w、0.1份v加入到电炉中，保温25min，得到合金液；将合金液转移至精炼炉中，脱氧，使得氧气含量小于600ppm，脱磷，使得磷含量低于0.005％，排渣，降温至1100℃，加入0.012份石墨烯，保温，浇铸，得成品。。
实施例4：电炉加热到1200℃时，将120份fe铁粉加入电炉，供氧脱碳，保温30min；继续加热，到1500℃时，按重量份计，将下列组分2.8份c、0.3份mn、0.5份pb、0.7份si、11.6份al、1.6份cr、0.07份s、0.15份w、0.15份v加入到电炉中，保温25min，得到合金液；将合金液转移至精炼炉中，脱氧，使得氧气含量小于600ppm，脱磷，使得磷含量低于0.005％，排渣，降温至1100℃，加入0.015份石墨烯，保温，浇铸，得成品。。
实施例5：电炉加热到1200℃时，将120份fe铁粉加入电炉，供氧脱碳，保温40min；继续加热，到1500℃时，按重量份计，将下列组分4份c、0.4份mn、0.8份pb、0.8份si、12份al、2份cr、0.08份s、0.18份w、0.2份v加入到电炉中，保温30min，得到合金液；将合金液转移至精炼炉中，脱氧，使得氧气含量小于600ppm，脱磷，使得磷含量低于0.005％，排渣，降温至1050℃，加入0.018份石墨烯，保温12min，浇铸，得成品。。
实施例6：电炉加热到1100℃时，将100份fe铁粉加入电炉，供氧脱碳，保温30min；继续加热，到1400℃时，按重量份计，将下列组分2份c、0.1份mn、0.1份pb、0.5份si、13份al、3份cr、0.1份s、0.2份w、0.3份v加入到电炉中，保温30min，得到合金液；将合金液转移至精炼炉中，脱氧，使得氧气含量小于600ppm，脱磷，使得磷含量低于0.005％，排渣，降温至1100℃，加入0.015份石墨烯，保温12min，浇铸，得成品。。
实施例7：电炉加热到1200℃时，将120份fe铁粉加入电炉，供氧脱碳，保温40min；继续加热，到1500℃时，按重量份计，将下列组分6份c、0.5份mn、0.1份pb、0.5份si、10份al、3份cr、0.1份s、0.2份w、0.05份v加入到电炉中，保温25min，得到合金液；将合金液转移至精炼炉中，脱氧，使得氧气含量小于600ppm，脱磷，使得磷含量低于0.005％，排渣，降温至1000-1100℃，加入0.01份石墨烯，保温15min，浇铸，得成品。。
对比例1：无mn，其余同实施例4。
对比例2：无pb，其余同实施例4。
对比例3：无si，其余同实施例4。
对比例4：无al，其余同实施例4。
对比例5：无cr，其余同实施例4。
对比例6：无s，其余同实施例4。
对比例7：无w，其余同实施例4。
对比例8：无v，其余同实施例4。
对比例9：无石墨烯，无s，其余同实施例4。
四、检测结果
通过样品性能测定结果可看出mn、al和石墨烯对钢的硬度影响较大，并且通过对比例可看出，本发明组分的配伍显著的提高了钢的整体性能。
此外，在拉伸强度试验中，测定了每个样品的断面收缩率，结果发现，对比例9的断面基本无收缩，表明石墨烯与s的加入，可以增加材料的塑性，降低钢的脆性。另外对比例2与对比例7的断面收缩率分别为97％和96％，钢的脆性较大。对比例6与实施例4相比，表明s的加入很好的发挥了石墨烯的性能，否则石墨烯本身与钢铁无法结合，并不能提高钢铁材料的硬度。
表1样品性能测定结果