專利名稱：一種無鉻鎳低碳低合金結(jié)構(gòu)鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合金結(jié)構(gòu)鋼領(lǐng)域，適用于提供高強(qiáng)度、高韌性的大截面用結(jié)構(gòu)件及中原鋼板。
在現(xiàn)有技術(shù)中低合金結(jié)構(gòu)鋼領(lǐng)域，人們根據(jù)對(duì)鋼的性能不同要求，來設(shè)計(jì)低合金結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和工藝過程。眾所周知，低合金結(jié)構(gòu)鋼的組織結(jié)構(gòu)為板條狀馬氏體(即位錯(cuò)馬氏體)且在板條邊界存在殘留奧氏體薄膜，其強(qiáng)度和韌性都很高。而大家所熟悉的4340鋼則既有位錯(cuò)馬氏體，還有孿晶馬氏體，雖然其強(qiáng)度σb可達(dá)1980MPa，但其韌性很差，只有20J/cm2；西安交大研制的新鋼種20Si2Mn2CrNiMo，盡管也是位錯(cuò)馬氏體組織，綜合性能也很好，但是鋼中總的合金元素含量(重量％)高達(dá)7％，元素組元也較多，例如Ni1.5％，Cr1.5％，合金元素含量高使鋼的生產(chǎn)成本加大，合金元素組元多從而使冶煉，熱加工操作都稍繁鎖，又如前蘇聯(lián)廣泛應(yīng)用的18Cr3Ni4WA鋼，合金元素含量高達(dá)5％，合金元素組元多達(dá)7種，其中Ni高達(dá)4～4.5％，Cr1.35～1.65％。這種鋼不但成本高，冶煉及加工工藝稍繁鎖，而且其強(qiáng)度與韌性配合不好，σb為1388MPa，ak為140J/cm2。
本發(fā)明的目的在于提供一種格低廉，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單且具有高強(qiáng)度、高韌性的無鉻鎳低碳低合金結(jié)構(gòu)鋼。
基于上述發(fā)明目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的無鉻鎳低碳低合金結(jié)構(gòu)鋼的具體化學(xué)成分(重量％)為C0.20～0.25％，Si0.40～0.60％，Mn1.80～2.30％，Mo0.30～0.50％，W0.40～0.60％，余為Fe。
根據(jù)研究結(jié)果表明低合金結(jié)構(gòu)鋼的組織結(jié)構(gòu)為板條狀馬氏體且在板條邊界存在殘留奧氏體薄膜，其強(qiáng)度和韌性都很高，基于上述原因，本發(fā)明鋼將碳含量定為0.20～0.25％，使鋼具有板條狀馬氏體組織，實(shí)驗(yàn)表明，C＜0.18％，不但強(qiáng)度降低，淬透性也會(huì)明顯降低。本發(fā)明Mn有助于在板條狀馬氏體的板條邊界可形成殘留奧氏體薄膜，從而可提高鋼的韌性，但Mn過高雖對(duì)鋼的淬透性有利，但又會(huì)破壞其韌化作用，所以本發(fā)明Mn設(shè)計(jì)為(重量％)1.80～2.30％。實(shí)驗(yàn)證明，同時(shí)使用Mo和W對(duì)鋼的綜合性能是有益的，故本發(fā)明設(shè)計(jì)Mo(重量％)為0.30～0.50％，W(重量％)為0.40～0.60％。本發(fā)明化學(xué)成分設(shè)計(jì)上的特點(diǎn)在于不含有Cr、Ni、CU，合金的含量小，這樣使鋼的生產(chǎn)成本降低，在鋼的生產(chǎn)中加入的合金元素的組元減少至4種，從而使生產(chǎn)中冶煉、熱加工、熱處理工藝操作簡(jiǎn)單，易于掌握，同時(shí)對(duì)幾種必要的合金元素設(shè)定，保證了鋼的高強(qiáng)度和高韌性。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明在強(qiáng)度、韌性配合良好的情況下，其經(jīng)濟(jì)性既優(yōu)于18Cr2Ni4WA，也優(yōu)于208i2Mn2NiCrMo鋼，同時(shí)由于本發(fā)明合金元素組元少，總的合金元素含量低，所以冶煉、熱加工等生產(chǎn)工藝也較對(duì)比鋼種簡(jiǎn)單，本發(fā)明不含Cr、Ni，使其合金元素選擇立足國內(nèi)。
本發(fā)明鋼的冶煉可以采用感應(yīng)爐和電爐，經(jīng)鍛造或軋制后在900～920℃油淬，再于200～220℃回火水冷。由于本發(fā)明具有高的淬透性，除用于一般機(jī)械零件外，還可提供高強(qiáng)高、高韌性的、大截面用結(jié)構(gòu)件及中厚鋼板。
實(shí)施例。
根據(jù)本發(fā)明鋼的成份范圍，我們冶煉了3批本發(fā)明鋼，其具體化學(xué)成分和冶煉方法見表1。鋼錠經(jīng)鍛造軋制后，于910℃左右油淬，于210℃左右回火，其力學(xué)性能見表2。
本發(fā)明的化學(xué)成分(重量％)及冶煉工藝
權(quán)利要求
1.一種無鉻鎳低碳低合金結(jié)構(gòu)鋼，其特征在于其具體化學(xué)成分(重量％)為C0.20～0.25％，Si0.40～0.60％，Mn1，80～2.30％，Mo0.30～0.50％，W0.40～0.60％，余為Fe。
全文摘要
一種無鉻鎳低碳低合金結(jié)構(gòu)鋼，涉及合金結(jié)構(gòu)鋼領(lǐng)域，適用于提供高強(qiáng)度、高韌性的大截面用結(jié)構(gòu)件及中厚鋼板。它的具體化學(xué)成分(重量％)為C0.20～0.25％，Si0.40～0.60％，Mn1.80～2.30％，Mo0.30～0.50％，W0.40～0.60％，余為Fe。本發(fā)明合金元素含量低，合金元素組元少，具有生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，同時(shí)強(qiáng)度和韌性高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22C38/12GK1115790SQ9510429
公開日1996年1月31日 申請(qǐng)日期1995年5月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月3日
發(fā)明者唐玉琴, 董重寧, 顏振秋 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院