本發(fā)明涉及高碳鋼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種細(xì)晶粒無鋁超高碳低合金鋼及制備方法。

背景技術(shù)：

超高碳鋼低合金鋼是指碳含量1.0%—2.1%、合金元素含量＜5%的鐵基合金材料。由于超高碳鋼組織結(jié)構(gòu)中易于存在網(wǎng)狀或粗大片狀碳化物，致使其脆性很高，應(yīng)用空間受到限制。新近研究表明，通過一定的加工處理，超高碳鋼可以具有高的硬度、良好的延展性、耐磨性以及高溫下的超塑性，因而彰顯廣泛的應(yīng)用前景。已有報(bào)道，采用熱機(jī)械加工+離異共析轉(zhuǎn)變、變質(zhì)處理+熱處理以及多重?zé)崽幚淼确椒梢愿纳瞥咛间摰慕M織結(jié)構(gòu)。所報(bào)道的技術(shù)，一是通過熱機(jī)械加工或變質(zhì)處理以改善碳化物的結(jié)構(gòu)狀態(tài)；二是通過多重循環(huán)熱處理工藝來調(diào)整碳化物的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，工藝過程復(fù)雜且能量耗損高。本文針對(duì)一種無鋁超高碳鋼，嘗試通過調(diào)節(jié)熱處理工藝參數(shù)控制組織結(jié)構(gòu)，使材料具備優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種細(xì)晶粒超高碳低合金鋼，還提供一種細(xì)晶粒超高碳低合金鋼的制備方法，控制合金元素并結(jié)合中溫等溫?zé)崽幚?，以改善鋼的組織,起到細(xì)化晶粒、保障材料的優(yōu)異力學(xué)性能；采用不經(jīng)熱變形處理及多重?zé)崽幚矶刂撇牧系募?xì)晶化技術(shù)；通過一定的中溫等溫淬火處理控制材料獲得具有細(xì)晶化的馬氏體/貝氏體復(fù)相組織，從而保障超高碳鋼具有綜合優(yōu)異力學(xué)性能；形成既節(jié)能環(huán)保，又易于實(shí)際控制的超高碳鋼細(xì)晶化制備技術(shù)。

一種細(xì)晶粒無鋁超高碳低合金鋼，由以下組分及重量分?jǐn)?shù)組成：

c1.45-1.80％，mn0.06-0.21％，ni0.03-0.17％，mo0.01-0.15％，v0.02-0.28％，si0.07-0.16％，cr0.04-0.21％，p＜0.15％，s＜0.12％，其余為fe。

優(yōu)選地，一種細(xì)晶粒無鋁超高碳低合金鋼，由以下組分及含量組成：

c1.56-1.80％，mn0.09-0.15％，ni0.04-0.16％，mo0.03-0.11％，v0.07-0.23％，si0.11-0.16％，cr0.07-0.18％，p＜0.15％，s＜0.22％，其余為fe。

進(jìn)一步優(yōu)選地，一種細(xì)晶粒無鋁超高碳低合金鋼，由以下組分及含量組成：

c1.67-1.80％，mn0.12-0.15％，ni0.08-0.13％，mo0.06-0.10％，v0.11-0.17％，si0.13-0.14％，cr0.10-0.13％，p＜0.15％，s＜0.22％，其余為fe。

再進(jìn)一步優(yōu)選地，一種細(xì)晶粒無鋁超高碳低合金鋼，由以下組分及含量組成：

c1.72-1.80％，mn0.13-0.15％，ni0.11-0.13％，mo0.07-0.10％，v0.13-0.16％，si0.13-0.14％，cr0.10-0.12％，p＜0.15％，s＜0.22％，其余為fe。

本發(fā)明還提供一種細(xì)晶粒無鋁超高碳低合金鋼的制備方法，包括以下步驟：

a.前期準(zhǔn)備：將c和fe根據(jù)重量分?jǐn)?shù)配比好，放入熔融爐內(nèi)；

b.熔融：升溫，使?fàn)t內(nèi)溫度達(dá)到1000-1200℃，處理時(shí)間為2小時(shí)；

c.初期熱處理：降溫，使?fàn)t內(nèi)溫度達(dá)到900-950℃，依順序依次加入配好的mn、ni、mo、v和cr，處理時(shí)間為0.5小時(shí)，并在該溫度下對(duì)無鋁超高碳低合金鋼進(jìn)行等溫退火處理，處理時(shí)間為3小時(shí)；

d.中期熱處理：降溫，使?fàn)t內(nèi)溫度達(dá)到800-850℃，依順序依次加入配好的si、p和s，處理時(shí)間為0.5小時(shí)，并在該溫度下對(duì)無鋁超高碳低合金鋼進(jìn)行等溫處理，處理時(shí)間為1小時(shí)；

e.后期熱處理：降溫，使?fàn)t內(nèi)溫度從800-850℃冷卻到300-360℃，冷卻速度為12-20℃/s，進(jìn)行中溫等溫處理，等溫處理時(shí)間為1-1.5小時(shí)，使處理后的材料獲得具有細(xì)晶化的馬氏體/貝氏體復(fù)相組織，等溫處理后水冷至室溫即可結(jié)構(gòu)合理，穩(wěn)定性高，隔熱保溫效果好，避免資源不能充分利用。

本發(fā)明的有益效果是：控制合金元素并結(jié)合中溫等溫?zé)崽幚恚愿纳其摰慕M織,起到細(xì)化晶粒、保障材料的優(yōu)異力學(xué)性能；采用不經(jīng)熱變形處理及多重?zé)崽幚矶刂撇牧系募?xì)晶化技術(shù)；通過一定的中溫等溫淬火處理控制材料獲得具有細(xì)晶化的馬氏體/貝氏體復(fù)相組織，從而保障超高碳鋼具有綜合優(yōu)異力學(xué)性能；形成既節(jié)能環(huán)保，又易于實(shí)際控制的超高碳鋼細(xì)晶化制備技術(shù)。

具體實(shí)施方式

一種細(xì)晶粒無鋁超高碳低合金鋼，由以下組分及重量分?jǐn)?shù)組成：

c1.45-1.80％，mn0.06-0.21％，ni0.03-0.17％，mo0.01-0.15％，v0.02-0.28％，si0.07-0.16％，cr0.04-0.21％，p＜0.15％，s＜0.12％，其余為fe。

優(yōu)選地，一種細(xì)晶粒無鋁超高碳低合金鋼，由以下組分及含量組成：

c1.56-1.80％，mn0.09-0.15％，ni0.04-0.16％，mo0.03-0.11％，v0.07-0.23％，si0.11-0.16％，cr0.07-0.18％，p＜0.15％，s＜0.22％，其余為fe。

進(jìn)一步優(yōu)選地，一種細(xì)晶粒無鋁超高碳低合金鋼，由以下組分及含量組成：

c1.67-1.80％，mn0.12-0.15％，ni0.08-0.13％，mo0.06-0.10％，v0.11-0.17％，si0.13-0.14％，cr0.10-0.13％，p＜0.15％，s＜0.22％，其余為fe。

再進(jìn)一步優(yōu)選地，一種細(xì)晶粒無鋁超高碳低合金鋼，由以下組分及含量組成：

c1.72-1.80％，mn0.13-0.15％，ni0.11-0.13％，mo0.07-0.10％，v0.13-0.16％，si0.13-0.14％，cr0.10-0.12％，p＜0.15％，s＜0.22％，其余為fe。

本發(fā)明還提供一種細(xì)晶粒無鋁超高碳低合金鋼的制備方法，包括以下步驟：

a.前期準(zhǔn)備：將c和fe根據(jù)重量分?jǐn)?shù)配比好，放入熔融爐內(nèi)；

b.熔融：升溫，使?fàn)t內(nèi)溫度達(dá)到1000-1200℃，處理時(shí)間為2小時(shí)；

c.初期熱處理：降溫，使?fàn)t內(nèi)溫度達(dá)到900-950℃，依順序依次加入配好的mn、ni、mo、v和cr，處理時(shí)間為0.5小時(shí)，并在該溫度下對(duì)無鋁超高碳低合金鋼進(jìn)行等溫退火處理，處理時(shí)間為3小時(shí)；

d.中期熱處理：降溫，使?fàn)t內(nèi)溫度達(dá)到800-850℃，依順序依次加入配好的si、p和s，處理時(shí)間為0.5小時(shí)，并在該溫度下對(duì)無鋁超高碳低合金鋼進(jìn)行等溫處理，處理時(shí)間為1小時(shí)；

e.后期熱處理：降溫，使?fàn)t內(nèi)溫度從800-850℃冷卻到300-360℃，冷卻速度為12-20℃/s，進(jìn)行中溫等溫處理，等溫處理時(shí)間為1-1.5小時(shí)，使處理后的材料獲得具有細(xì)晶化的馬氏體/貝氏體復(fù)相組織，等溫處理后水冷至室溫即可結(jié)構(gòu)合理，穩(wěn)定性高，隔熱保溫效果好，避免資源不能充分利用。

本發(fā)明的有益效果是：控制合金元素并結(jié)合中溫等溫?zé)崽幚?，以改善鋼的組織,起到細(xì)化晶粒、保障材料的優(yōu)異力學(xué)性能；采用不經(jīng)熱變形處理及多重?zé)崽幚矶刂撇牧系募?xì)晶化技術(shù)；通過一定的中溫等溫淬火處理控制材料獲得具有細(xì)晶化的馬氏體/貝氏體復(fù)相組織，從而保障超高碳鋼具有綜合優(yōu)異力學(xué)性能；形成既節(jié)能環(huán)保，又易于實(shí)際控制的超高碳鋼細(xì)晶化制備技術(shù)。