CN101220441A - 准贝氏体钢及其在铁路行业中的应用 - Google Patents

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CN101220441A CNA2007103005897A CN200710300589A CN101220441A CN 101220441 A CN101220441 A CN 101220441A CN A2007103005897 A CNA2007103005897 A CN A2007103005897A CN 200710300589 A CN200710300589 A CN 200710300589A CN 101220441 A CN101220441 A CN 101220441A
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康沫狂
翟明彦
袁桂林
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Abstract

本发明涉及一种铁路用钢，特别是涉及一种高强高韧可焊耐磨的准贝氏体钢及其在铁路行业中的应用。本发明的准贝氏体钢，以重量百分比为单位，含有碳0.5～1.20，锰0.80～1.8，硅0.90～2.50，硼0.002～0.005，铬0.25～2.80，余量为铁。其冶炼方法采用电炉或转炉+炉外精炼，在精炼过程中控制钢液的气体含量为：氮气N2≤80ppm，氢气H2≤4ppm，氧气O2≤25ppm。其热处理方法采用910～950℃淬火或空冷或油冷+200～450℃低温回火水冷。本发明的准贝氏体钢综合力学性能优异，具有高的塑性和韧性、良好的耐磨性、低的缺口敏感性，特别是缺口疲劳寿命能稳定地提高30～100％。

Description

准贝氏体钢及其在铁路行业中的应用
本申请是申请号为200510017524.2的分案申请，原案的申请人为河南省强力机械有限公司，原申请日是2005年4月18日，原发明名称为“准贝氏体钢及其在铁路行业中的应用”。
一.  技术领域：本发明涉及一种铁路用钢，特别是涉及一种高强、高韧、可焊、耐磨的准贝氏体钢及其在铁路行业中的应用。
二.背景技术：当前世界各国的铁道运输业向着高速、重载、大运货量的方向发展，特别是当前国内的铁路运输已经经历了若干次的大提速，这一国民经济的大动脉，对于促进工农业生产的发展，具有重大的意义，因而对使用的方方面面的材料要求越来越高，在高强、高韧、可焊、耐磨等方面，也提出越来越高的要求，原来铁路用的材料已经远远不能满足实际上的使用要求。我国在2000年已经提出：为配合200Km/h和300Km/h的高速铁路的建设，要解决高速钢轨的研制；高速铁路列车用车轮、轮箍的研制；高速重载铁路路枕、涵洞等用高强度钢筋上的研制；以及与高精度、耐磨重轨相互配套的易焊接、易加工的耐磨道岔钢的研制等都提到日程上来。对于钢铁而言，从上一世纪30年代发现贝氏钢体组织以后经历半个多世纪的广泛研究，在应用方面，自50年代成功研制出典型贝氏体钢以来，虽有进展，但因冲击韧性不高，断口上有较大脆性，使人们对其使用产生了疑虑。
目前在全国7万多公里的铁路营业线路中约有5万公里的铁路为短轨线路，每公里线路有40对钢轨接头，即使在无缝线路区段中，在道岔前后、长轨缓冲区、无碴桥线路等处仍有钢轨接头。当火车通过这些接头时，就会在接头处产生强大的复杂的冲击力，使钢轨接头产生塑性变形，导致钢轨接头处产生扣嘴、低塌线路翻浆、昌泥等缺陷，由于这些缺陷的存在又加大了车轮对钢轨接头的冲击和破坏，从而形成线路钢轨接头损害的恶性循环，造成线路更加不平，使列车行驶更加不平稳，在这种环境下选用新的高强、高韧、可焊、耐磨的铁路用材料势在必行。针对这种情况，人们不断研制出新的钢种，如中国专利(公开号为CN1014080B，申请号为88101251)公开了一种“含铌高强度鱼尾板钢”，其化学成分(％)为：C0.50～0.57，Si0.20～0.40，Mn0.50～0.80，P≤0.040，S≤0.045，Nb0.015～0.050，其余为铁。该发明通过将铌加入到钢液中，改变钢的机械性能，其合金含量低，生产工艺简单，产品的机械性能已经达到世界先进水平，但是它的含碳量高，不适合低温地区使用；又如：中国专利(公开号为CN1375573A，申请号为01138962.1)公开了一种“YW35钢及其应用”，其化学成分为：C0.32～0.40，Si0.30～0.50，Mn1.1～1.3，P≤0.035，S≤0.035，Cu≤0.2，Nb0.04～0.07，V0.06～0.2，Mo0.15～0.25。它以高锰钢为基础，在降低碳含量的情况下，加入适量的钼、钒、铌，用以改善钢的低温性能，但是该发明加工工艺复杂，成本较高；中国专利(申请号为86103008)，公开了一种“中碳空冷锰硼贝氏体钢”，中国专利(申请号为86103009)，公开了一种“中高碳空冷锰硼贝氏体钢”，这两个发明专利都是采用锰、硼作为合金元素，但因它们的硬度高，其抗拉强度、塑性和韧性相对较差，并且其使用寿命不及铁路钢轨；中国专利(公开号为CN1172171B，申请号为95113726.3)公开了一种“准贝氏体钢”，其特征在于：它的成分由主加合金元素和至少一种附加合金元素组成，所述主加合金元素的重量百分比组成为：碳C 0.04～1.3，锰Mn 1.0～3.5，阻碍碳化物析出元素0.8～2.8，所述附加合金元素的重量百分比组成为：钼Mo 0～0.6，硼B 0～0.005，铬Cr 0～2.0，硅Si 0～2.8，铝Al 0～2.8等元素，在其从属权利要求的技术特征中又指出所述的阻碍碳化物析出元素为硅或铝，该发明的主加合金元素和附加合金元素组成都有硅或铝，并且含量范围混乱，让人不知道所述的硅或铝是主加合金元素还是附加合金元素，既然用“或”表示，但后面的从属权利要求又都同时包含硅和铝，该发明所公开的这些技术特征让本领域的技术人员无法实施其技术方案。并且，其必要技术特征既然是“至少一种附加合金元素组成”，但所述的附加合金元素的重量百分比组成却都从“0”开始，如果都取最小值“0”，那就意味着可以没有附加合金元素，造成前后矛盾，这也是该技术方案无法实施的原因之一。
三.发明的内容：
本发明的目的：通过合金种类和含量的改变，克服现有技术的缺陷，从而提供一种加工工艺简单、综合性能好的高强高韧可焊耐磨的准贝氏体钢，以及其在铁路行业中的应用。
本发明的技术方案：
一种准贝氏体钢，以重量百分比为单位，含有碳C0.5～1.20，锰Mn0.80～1.8，硅Si0.90～2.50，硼B0.002～0.005，铬Cr0.25～2.80，余量为铁Fe。
一种准贝氏体钢，以重量百分比为单位，含有碳C0.5～1.20，锰Mn0.80～1.8，硅Si0.90～2.50，硼B0.002～0.005，铬Cr0.25～2.80，镍Ni0.50～1.50，余量为铁Fe。
所述的准贝氏体钢的冶炼方法，采用电炉或转炉+炉外进行精炼，在精炼过程中控制钢液的气体含量为：氮气N2≤80ppm，氢气H2≤4ppm，氧气O2≤25ppm。
所述的准贝氏体钢的热处理方法，采用910～950℃淬火或空冷或油冷+200～450℃低温回火水冷。
上面所述的准贝氏体钢，当碳C的含量在0.10～0.25范围时，可以应用在铁路桥梁、铁路桥形鱼尾板、板型材、焊接构件、起重机械、建筑用钢、高强度标准件上。
上面所述的准贝氏体钢，当碳C的含量在0.20～0.35范围时，可以应用在铁路重型钢轨、高强度管材、渗碳零件用钢上。
上面所述的准贝氏体钢，当碳C的含量在0.30～0.70范围时，可以应用在铁路道岔、耐磨结构件、耐磨铸钢件上。
本发明的有益效果：
1.本发明的准贝氏体钢综合力学性能优异：参见表1、表2、表3、表4、表5和表6，由上述表中可以看出，本发明的准贝氏体钢的抗拉强度可达到500～1050MPa工程构件用的高强度钢、1050～1500MPa机器机械构件用的高强度钢和1500～2000MPa机器机械构件用的超高强度钢，并且同时具有高的塑性和韧性、良好的耐磨性、低的缺口敏感性，特别是缺口疲劳寿命能稳定地提高30～100％。低温冲击韧性良好，可以在-40℃～-50℃的低温下长期使用。耐磨性高，它与V70SiMn和Mn13道岔钢滚滑磨损试验比较，其磨损值远低于其他钢种，参见下表：
钢种 本发明钢种 V70SiMn  Mn13
滚滑磨损率mg/m(载荷150Kg) 7.6 282  20
2.本发明的准贝氏体钢加工工艺简单，制造容易，可以适用多种热处理方法，在能控轧控冷的情况下可以不热处理或少热处理。准贝氏体钢在轧、锻或奥氏体状态下空冷即可得到准贝氏体组织，根据需要经过适当温度回火或不回火即可达到所需要的力学性能，因此零件在制造中变形小，无淬火裂纹，从而既保证产品质量又提高其合格率，且减少热处理工序。经过测定，直径10～1000mm的零件空冷后均获得组织，所以淬透性好，必要时可以淬火或油冷亦能获得良好的力学性能。
3.本发明的准贝氏体钢焊接性良好。由于准贝氏体钢焊接后空冷仍然为准贝氏体组织，焊接前后比容变化极小，故而其组织内应力小，焊接裂纹倾向小。经过研究测定，比同强度的合金结构钢焊接性好，同时准贝氏体组织抗回火能力高，所以热影响区的力学性能损失较小。
4.本发明的准贝氏体钢节能效果好、生产效率高。准贝氏体钢在轧、锻或奥氏体状态下空冷即可得到准贝氏体组织，故而不再进行单独的淬火处理，简化工艺流程，节约大量能源，改善产品质量和降低生产成本。
5.本发明的准贝氏体钢成本低廉、生产开发方便。其主加元素为普通的碳C、硅Si、锰Mn和少量的钼Mo或硼B，故其成本不高，考虑特殊要求如耐蚀、疲劳、高淬透性等，可以加入少量的铬Cr、镍Ni等，一般钢厂在不增加设备的前提下即可组织生产，基本上不存在冶炼、浇注、轧制等方面的困难，经过测定高温变形抗力并无明显增高现象，在生产过程中只需要注意生产场合的冷却条件即可，若轧、锻后控制冷却，力学性能可大幅度提高，不必回火或在范围较宽的低温状态下回火，这样在不增加投资或投资很少的条件下即可进行生产。
6.本发明应用广泛。适用于铁路桥梁、建筑、起重机械、大型结构架各类高强板材及高速钢轨、铁路道岔、高强度螺栓等用材；适用于高精度高速铁路列车用车轮及轮毂上；适用于重载铁路路枕、涵洞等用高强度钢筋上。
四.具体实施方式：
本发明的准贝氏体钢，各个钢种根据组分和含量的不同可以组成多个实施例，详见下表，表中各组分的含量均以百分比为单位：
实施例序号     组成本发明准贝氏体钢的各组分的名称及含量
 碳C  锰Mn  硅Si 铝Al 钼Mo 硼B 钨W  铬Cr 镍Ni  余量
1  0.09  0.80  0.90  0.20  Fe
2  1.20  3.20  2.50  0.80  Fe
3  0.09  3.20  2.30  0.60  Fe
4  0.85  1.75  1.50  0.40  Fe
5  1.10  2.45  1.25  0.58  Fe
6  0.09  0.80  0.90  0.20  0.25  Fe
7  1.20  3.20  2.50  0.80  2.80  Fe
8  1.0  1.80  1.10  0.30  1.80  Fe
9  1.11  2.80  1.40  0.50  2.35  Fe
10  0.44  3.05  1.70  0.70  0.95  Fe
11  0.10  3.10  1.10  0.36  0.32  0.50  Fe
12  0.30  2.90  1.30  0.45  0.54  1.50  Fe
13  0.60  2.60  1.50  0.65  1.22  0.77  Fe
14  0.90  2.30  1.75  0.55  1.65  0.99  Fe
15  1.10  1.50  1.95  0.75  2.33  1.22  Fe
16  0.10  0.80  0.90  0.20  Fe
17  0.25  3.20  2.50  0.80  Fe
18  0.15  2.65  1.50  0.35  Fe
19  0.17  1.89  1.90  0.55  Fe
20  0.23  0.98  2.34  0.75  Fe
21  0.13  0.90  0.90  0.40  0.25  Fe
22  0.17  3.10  1.90  0.60  2.80  Fe
23  0.22  2.80  1.70  0.70  1.80  Fe
24  0.13  2.50  1.32  0.50  0.66  Fe
25  0.20  2.35  1.15  0.30  2.12  Fe
26  0.10  1.0  1.0  0.25  0.50  Fe
序号  碳C  锰Mn  硅Si 铝Al  钼Mo 硼B 钨W  铬Cr 镍Ni 余量
 27  0.25  1.45  1.25  0.35  1.50  Fe
 28  0.24  1.69  1.45  0.45  0.75  Fe
 29  0.16  2.27  1.67  0.55  1.25  Fe
 30  0.20  3.05  1.89  0.65  0.88  Fe
 31  0.20  0.80  0.90  0.80  Fe
 32  0.35  3.20  2.50  0.20  Fe
 33  0.25  0.70  0.95  0.25  Fe
 34  0.23  0.90  1.05  0.30  Fe
 35  0.28  1.10  1.15  0.35  Fe
 36  0.22  1.30  1.25  0.45  0.25  Fe
 37  0.24  1.50  1.45  0.40  2.80  Fe
 38  0.26  1.70  1.65  0.50  0.75  Fe
 39  0.28  1.90  1.85  0.60  1.55  Fe
 40  0.30  2.10  2.05  0.55  2.35  Fe
 41  0.32  2.30  2.15  0.65  0.54  0.50  Fe
 42  0.34  2.60  2.25  0.75  0.65  1.50  Fe
 43  0.33  2.80  2.35  0.70  0.95  0.74  Fe
 44  0.23  3.0  2.45  0.67  2.35  0.96  Fe
 45  0.27  3.20  1.95  0.34  2.65  1.03  Fe
 46  0.30  0.80  2.30  0.20  Fe
 47  0.70  3.20  2.20  0.80  Fe
 48  0.31  3.15  2.10  0.23  Fe
 49  0.33  3.10  2.0  0.26  Fe
 50  0.35  3.05  1.90  0.29  Fe
 51  0.37  2.95  1.80  0.32  0.25  Fe
 52  0.39  2.85  1.70  0.36  2.80  Fe
 53  0.41  2.75  1.60  0.39  0.34  Fe
 54  0.43  2.65  1.50  0.42  1.44  Fe
 序号  碳C  锰Mn  硅Si  铝Al  钼Mo  硼B 钨W  铬Cr  镍Ni  余量
 55  0.45  2.55  1.40  0.45  1.54  Fe
 56  0.47  2.45  1.30  0.47  1.64  0.50  Fe
 57  0.57  2.35  1.20  0.49  2.74  1.50  Fe
 58  0.67  2.25  1.10  0.54  1.84  1.30  Fe
 59  0.59  2.15  0.90  0.58  0.89  1.05  Fe
 60  0.48  2.05  2.50  0.63  1.72  0.78  Fe
 61  0.09  1.23  0.80  0.20  Fe
 62  1.20  1.74  2.50  0.80  Fe
 63  0.10  2.19  0.85  0.23  Fe
 64  0.12  2.27  0.94  0.29  Fe
 65  1.14  2.38  2.0  0.31  Fe
 66  0.22  2.49  2.03  0.36  1.36  Fe
 67  0.33  2.51  2.15  0.45  1.23  Fe
 68  0.28  2.63  2.27  0.49  0.54  Fe
 69  0.30  2.74  2.39  0.51  0.79  Fe
 70  0.43  2.85  2.43  0.57  1.49  Fe
 71  0.54  2.95  1.05  0.63  1.35  0.50  Fe
 72  0.65  3.05  1.09  0.64  2.25  1.50  Fe
 73  0.76  3.15  1.18  0.72  1.80  0.64  Fe
 74  0.88  3.20  1.27  0.75  2.80  1.39  Fe
 75  0.91  0.80  1.57  0.78  0.25  1.0  Fe
 76  0.09  3.20  0.90  0.005  Fe
 77  1.20  0.80  2.50  0.002  Fe
 78  0.10  2.50.  1.0  0.003  Fe
 79  0.20  2.20  1.10  0.004  Fe
 80  0.30  2.0  1.20  0.002  Fe
 81  0.40  1.80  1.30  0.005  2.80  Fe
 82  0.50  1.60  1.40  0.003  0.25  Fe
 序号  碳C  锰Mn  硅Si 铝Al 钼Mo  硼B 钨W  铬Cr 镍Ni 余量
 83  0.60  1.50  1.50  0.004  2.75  Fe
 84  0.70  1.40  1.60  0.002  2.55  Fe
 85  0.80  1.30  1.70  0.003  2.35  Fe
 86  0.90  1.20  1.80  0.005  2.15  0.50  Fe
 87  1.0  1.10  1.90  0.004  1.95  1.50  Fe
 88  1.10  0.90  2.0  0.002  1.75  0.69  Fe
 89  1.20  0.80  2.10  0.003  1.55  0.98  Fe
 90  1.15  3.20  2.20  0.005  1.35  0.23  Fe
 91  0.09  3.10  0.80  0.002  Fe
 92  1.20  2.90  2.50  0.003  Fe
 93  0.10  2.70  0.90  0.004  Fe
 94  0.21  2.50  1.0  0.005  Fe
 95  0.44  2.30  1.10  0.005  Fe
 96  0.36  2.10  1.20  0.004  1.31  Fe
 97  0.59  1.90  1.30  0.003  1.49  Fe
 98  0.61  1.70  1.41  0.003  1.67  Fe
 99  0.72  1.50  1.52  0.002  1.85  Fe
 100  0.83  1.30  1.63  0.004  2.06  Fe
 101  0.94  1.10  1.74  0.005  2.23  1.50  Fe
 102  1.01  1.0  1.86  0.002  2.48  1.30  Fe
 103  1.08  0.90  1.98  0.002  2.64  1.0  Fe
 104  1.13  0.80  2.01  0.004  2.80  0.75  Fe
 105  1.15  3.20  2.19  0.002  0.25  0.50  Fe
 106  1.20  2.83  0.25  0.50  0.77  Fe
 107  0.09  2.64  1.50  1.10  0.80  Fe
 108  0.10  3.15  0.35  1.05  0.75  Fe
 109  0.23  3.07  0.45  1.0  0.70  Fe
 110  0.38  2.98  0.54  0.95  0.65  Fe
序号  碳C  锰Mn  硅Si  铝Al  钼Mo  硼B 钨W  铬Cr  镍Ni 余量
 111  0.47  2.76  0.63  0.90  0.60  2.65  Fe
 112  0.53  2.54  0.73  0.85  0.55  1.92  Fe
 113  0.64  2.31  0.86  0.80  0.50  1.79  Fe
 114  0.79  1.98  0.99  0.75  0.45  1.57  Fe
 115  0.84  1.74  1.07  0.70  0.40  1.39  Fe
 116  0.96  1.52  1.12  0.65  0.35  1.03  0.91  Fe
 117  1.03  1.30  1.23  0.60  0.30  0.85  0.78  Fe
 118  1.15  0.94  1.32  0.55  0.25  0.46  1.43  Fe
 119  1.20  3.20  1.46  0.50  0.80  2.80  1.50  Fe
 120  0.09  0.80  1.50  1.08  0.20  0.25  0.50  Fe
 121  0.09  3.08  0.25  0.50  0.003  Fe
 122  1.20  2.94  1.50  1.10  0.004  Fe
 123  1.10  2.79  0.35  0.99  0.002  Fe
 124  1.05  2.58  0.45  1.05  0.005  Fe
 125  1.0  2.37  0.55  0.91  0.003  Fe
 126  0.95  2.01  0.65  0.87  0.002  0.25  Fe
 127  0.83  1.93  0.75  0.74  0.004  2.80  Fe
 128  0.76  1.70  0.85  0.63  0.004  2.75  Fe
 129  0.64  1.50  0.69  0.59  0.005  2.65  Fe
 130  0.53  1.20  0.95  0.52  0.003  2.55  Fe
 131  0.49  1.10  1.0  0.67  0.003  2.35  0.50  Fe
 132  0.37  1.0  1.10  0.79  0.004  2.1 5  1.50  Fe
 133  0.28  0.90  1.25  0.85  0.002  1.96  1.39  Fe
 134  0.17  0.80  1.35  0.91  0.002  1.74  1.14  Fe
 135  0.14  3.20  1.45  1.03  0.005  1.35  0.68  Fe
 136  0.09  3.08  0.25  0.25  0.003  Fe
 137  1.20  2.94  1.50  0.40  0.004  Fe
 138  1.10  2.79  0.35  0.21  0.002  Fe
 序号  碳C  锰Mn  硅Si 铝Al  钼Mo  硼B 钨W  铬Cr  镍Ni 余量
 139  1.05  2.58  0.45  0.23  0.005  Fe
 140  1.0  2.37  0.55  0.25  0.003  Fe
 141  0.95  2.01  0.65  0.27  0.002  0.25  Fe
 142  0.83  1.93  0.75  0.29  0.004  2.80  Fe
 143  0.76  1.70  0.85  0.31  0.004  2.75  Fe
 144  0.64  1.50  0.69  0.33  0.005  2.65  Fe
 145  0.53  1.20  0.95  0.35  0.003  2.55  Fe
 146  0.49  1.10  1.0  0.37  0.003  2.35  0.50  Fe
 147  0.37  1.0  1.10  0.39  0.004  2.15  1.50  Fe
 148  0.28  0.90  1.25  0.34  0.002  1.96  1.39  Fe
 149  0.17  0.80  1.35  0.26  0.002  1.74  1.14  Fe
 150  0.14  3.20  1.45  0.28  0.005  1.35  0.68  Fe
 151  0.09  3.08  0.50  0.25  0.003  Fe
 152  1.20  2.94  1.10  0.40  0.004  Fe
 153  1.10  2.79  0.99  0.21  0.002  Fe
 154  1.05  2.58  1.05  0.23  0.005  Fe
 155  1.0  2.37  0.91  0.25  0.003  Fe
 156  0.95  2.01  0.87  0.27  0.002  0.25  Fe
 157  0.83  1.93  0.74  0.29  0.004  2.80  Fe
 158  0.76  1.70  0.63  0.31  0.004  2.75  Fe
 159  0.64  1.50  0.59  0.33  0.005  2.65  Fe
 160  0.53  1.20  0.52  0.35  0.003  2.55  Fe
 161  0.49  1.10  0.67  0.37  0.003  2.35  0.50  Fe
 162  0.37  1.0  0.79  0.39  0.004  2.15  1.50  Fe
 163  0.28  0.90  0.85  0.34  0.002  1.96  1.39  Fe
 164  0.17  0.80  0.91  0.26  0.002  1.74  1.14  Fe
 165  0.14  3.20  1.03  0.28  0.005  1.35  0.68  Fe
 166  1.20  2.83  0.25  0.50  0.25  0.003  Fe
 序号  碳C  锰Mn  硅Si  铝Al  钼Mo  硼B  钨W  铬Cr 镍Ni  余量
 167  0.09  2.64  1.50  1.10  0.40  0.004  Fe
 168  0.10  3.15  0.35  1.05  0.21  0.002  Fe
 169  0.23  3.07  0.45  1.0  0.23  0.005  Fe
 170  0.38  2.98  0.54  0.95  0.25  0.003  Fe
 171  0.47  2.76  0.63  0.90  0.27  0.002  1.31  Fe
 172  0.53  2.54  0.73  0.85  0.29  0.004  1.49  Fe
 173  0.64  2.31  0.86  0.80  0.31  0.004  1.67  Fe
 174  0.79  1.98  0.99  0.75  0.33  0.005  1.85  Fe
 175  0.84  1.74  1.07  0.70  0.35  0.003  2.06  Fe
 176  0.96  1.52  1.12  0.65  0.37  0.003  2.23  1.50  Fe
 177  1.03  1.30  1.23  0.60  0.39  0.004  2.48  1.30  Fe
 178  1.15  0.94  1.32  0.55  0.34  0.002  2.64  1.0  Fe
 179  1.20  3.20  1.46  0.50  0.26  0.002  2.80  0.75  Fe
 180  0.09  0.80  1.50  1.08  0.28  0.005  0.25  0.50  Fe
 181  0.09  0.80  0.90  0.30  Fe
 182  1.20  3.20  2.50  1.20  Fe
 183  0.09  3.20  2.30  0.40  Fe
 184  0.85  1.75  1.50  0.50  Fe
 185  1.10  2.45  1.25  0.60  Fe
 186  0.09  0.80  0.90  0.70  2.65  Fe
 187  1.20  3.20  2.50  0.80  1.92  Fe
 188  1.0  1.80  1.10  0.90  1.79  Fe
 189  1.11  2.80  1.40  1.0  1.57  Fe
 190  0.44  3.05  1.70  1.10  1.39  Fe
 191  0.10  3.10  1.10  1.15  1.03  0.91  Fe
 192  0.30  2.90  1.30  1.05  0.85  0.78  Fe
 193  0.60  2.60  1.50  0.95  0.46  1.43  Fe
 194  0.90  2.30  1.75  0.85  2.80  1.50  Fe
 序号  碳C  锰Mn  硅Si  铝Al 钼Mo 硼B  钨W  铬Cr  镍Ni 余量
 195  1.10  1.50  1.95  0.75  0.25  0.50  Fe
 196  0.09  3.08  0.80  0.65  Fe
 197  1.20  2.94  2.50  0.55  Fe
 198  1.10  2.79  0.90  0.45  Fe
 199  1.05  2.58  1.0  0.35  Fe
 200  1.0  2.37  1.10  0.38  Fe
 201  0.95  2.01  1.20  0.43  2.65  Fe
 202  0.83  1.93  1.30  0.49  1.92  Fe
 203  0.76  1.70  1.41  0.58  1.79  Fe
 204  0.64  1.50  1.52  0.74  1.57  Fe
 205  0.53  1.20  1.63  0.62  1.39  Fe
 206  0.49  1.10  1.74  0.89  1.03  0.91  Fe
 207  0.37  1.0  1.86  1.02  0.85  0.78  Fe
 208  0.28  0.90  1.98  1.13  0.46  1.43  Fe
 209  0.17  0.80  2.01  1.07  2.80  1.50  Fe
 210  0.14  3.20  2.19  1.19  0.25  0.50  Fe
 211  1.20  2.83  0.25  0.50  0.30  Fe
 212  0.09  2.64  1.50  1.10  1.20  Fe
 213  0.10  3.15  0.35  1.05  0.40  Fe
 214  0.23  3.07  0.45  1.0  0.50  Fe
 215  0.38  2.98  0.54  0.95  0.60  Fe
 216  0.47  2.76  0.63  0.90  0.70  2.65  Fe
 217  0.53  2.54  0.73  0.85  0.80  1.92  Fe
 218  0.64  2.31  0.86  0.80  0.90  1.79  Fe
 219  0.79  1.98  0.99  0.75  1.0  1.57  Fe
 220  0.84  1.74  1.07  0.70  1.10  1.39  Fe
 221  0.96  1.52  1.12  0.65  1.15  1.03  0.91  Fe
 222  1.03  1.30  1.23  0.60  1.05  0.85  0.78  Fe
 序号  碳C  锰Mn  硅Si  铝Al 钼Mo 硼B  钨W  铬Cr  镍Ni  余量
 223  1.15  0.94  1.32  0.55  0.95  0.46  1.43  Fe
 224  1.20  3.20  1.46  0.50  0.85  2.80  1.50  Fe
 225  0.09  0.80  1.50  1.08  0.75  0.25  0.50  Fe
 226  1.20  2.83  0.25  0.003  0.65  Fe
 227  0.09  2.64  1.50  0.004  0.55  Fe
 228  0.10  3.15  0.35  0.002  0.45  Fe
 229  0.23  3.07  0.45  0.005  0.35  Fe
 230  0.38  2.98  0.54  0.003  0.38  Fc
 231  0.47  2.76  0.63  0.002  0.43  0.25  Fe
 232  0.53  2.54  0.73  0.004  0.49  2.80  Fe
 233  0.64  2.31  0.86  0.004  0.58  1.80  Fe
 234  0.79  1.98  0.99  0.005  0.74  2.35  Fe
 235  0.84  1.74  1.07  0.003  0.62  0.95  Fe
 236  0.96  1.52  1.12  0.003  0.89  0.32  0.50  Fe
 237  1.03  1.30  1.23  0.004  1.02  0.54  1.50  Fe
 238  1.15  0.94  1.32  0.002  1.13  1.22  0.77  Fe
 239  1.20  3.20  1.46  0.002  1.07  1.65  0.99  Fe
 240  0.09  0.80  1.50  0.005  1.19  2.33  1.22  Fe
 241  1.20  2.83  0.50  0.003  0.30  Fe
 242  0.09  2.64  1.10  0.004  1.20  Fe
 243  0.10  3.15  1.05  0.002  0.40  Fe
 244  0.23  3.07  1.0  0.005  0.50  Fe
 245  0.38  2.98  0.95  0.003  0.60  Fe
 246  0.47  2.76  0.90  0.002  0.70  0.25  Fe
 247  0.53  2.54  0.85  0.004  0.80  2.80  Fe
 248  0.64  2.31  0.80  0.004  0.90  1.80  Fe
 249  0.79  1.98  0.75  0.005  1.0  0.66  Fe
 250  0.84  1.74  0.70  0.003  1.10  2.12  Fe
 序号  碳C  锰Mn 硅Si  铝Al 钼Mo  硼B  钨W  铬Cr  镍Ni 余量
 251  0.96  1.52  0.65  0.003  1.15  0.37  0.50  Fe
 252  1.03  1.30  0.60  0.004  1.05  0.69  1.50  Fe
 253  1.15  0.94  0.55  0.002  0.95  1.57  0.75  Fe
 254  1.20  3.20  0.50  0.002  0.85  1.49  1.25  Fe
 255  0.09  0.80  1.08  0.005  0.75  2.32  0.88  Fe
 256  1.20  2.83  0.25  0.50  0.005  0.65  Fe
 257  0.09  2.64  1.50  1.10  0.003  0.55  Fe
 258  0.10  3.15  0.35  1.05  0.004  0.45  Fe
 259  0.23  3.07  0.45  1.0  0.002  0.35  Fe
 260  0.38  2.98  0.54  0.95  0.005  0.38  Fe
 261  0.47  2.76  0.63  0.90  0.003  0.43  0.25  Fe
 262  0.53  2.54  0.73  0.85  0.002  0.49  2.80  Fe
 263  0.64  2.31  0.86  0.80  0.004  0.58  0.75  Fe
 264  0.79  1.98  0.99  0.75  0.004  0.74  1.55  Fe
 265  0.84  1.74  1.07  0.70  0.005  0.62  2.35  Fe
 266  0.96  1.52  1.12  0.65  0.003  0.89  0.54  0.50  Fe
 267  1.03  1.30  1.23  0.60  0.003  1.02  0.65  1.50  Fe
 268  1.15  0.94  1.32  0.55  0.004  1.13  0.95  0.74  Fe
 269  1.20  3.20  1.46  0.50  0.002  1.07  2.35  0.96  Fe
 270  0.09  0.80  1.50  1.08  0.002  1.19  2.65  1.03  Fe
以上各个实施例的准贝氏体钢的冶炼方法均为：采用电炉或转炉+炉外进行精炼，在精炼过程中控制钢液的气体含量为：氮气N2≤80ppm，氢气H2≤4ppm，氧气O2≤25ppm；其热处理方法采用910～950℃淬火或空冷或油冷+200～450°C低温回火水冷即可。
实施例十六到实施例三十所述的准贝氏体钢，可以应用在铁路桥梁、铁路桥形鱼尾板、板型材、焊接构件、起重机械、建筑用钢、高强度标准件上。
实施例三十一到实施例四十五所述的准贝氏体钢，可以应用在铁路重型钢轨、高强度管材、渗碳零件用钢上。
实施例四十六到实施例六十所述的准贝氏体钢，可以应用在铁路道岔、耐磨结构件、耐磨铸钢件上。
表1本发明的准贝氏体钢的常规力学性能
炉号     状态   屈服强度σ0.2，MPa   抗拉强度σb，MPa   伸长率δ5，％   面缩率ψ，％   冲击功Akv，J室温     冶炼方法 备注
电炉 经炉外精炼和真空除气
 工程结构用高强度准贝氏体钢
 06  热轧     /     690     12     /     39     √     / 制造板材，型材，钢筋等
 热轧+高温回火     490     600     28     /     168     √     /
07  热轧堆冷     /     625     31     /     159     √     /
 热轧冷堆+高温回火     470     580     32     /     134     √     /
 0801  热轧+低温回火     760     893     24     54     80     √     / 制造高强度板材、型材、钢筋等
 0901  热轧+低温回火     840     1058     17     56     71     √     /
 22103  热轧     865     1056     13     40     30     √     / 制造高强钢筋
 机器构件用高强度准贝氏体钢
 006   热轧+低温回火     950     1137     17     59     73     √     / 制造超高强度抽油杆，单体液压支柱管材，高强度管材，园环链，高硬耐磨板，重型钢轨，重型渗碳齿轮，重型渗碳钎杆和弹簧等。
 316340   正火+低温回火     983     1130     18     65     200     /     √
4037   热轧堆冷     1120     1300     13     /     60     /     √
  热轧+低温回火     1140     1300     14     /     74     /     √
 机器构件用超高强度准贝氏体钢
 0061   正火+低温回火     1295     1616     12.5     52     47     /     √ 制作截齿，道岔，潜孔钻头等
 0091     热轧+低温回火     1372     1617     12     53     37     √     /
 62408   正火+低温回火     1310     1570     14     50     56     /     √
008 热轧+低温回火 1580 1849 12 50 30 √ / 可作300M、D6aC代用品
 准贝氏体钢铸件
97715 正火+低温回火 / 1025 12 30 20 √ / 制造煤矿运输机固定装置、斗齿等
 009   正火+低温回火     /     1746     6.9     23     4     √     / 制造斗齿、衬板等
表2准贝氏体钢与其他钢种耐磨性能比较
钢号    初始硬度HV 销盘磨损试验 冲击磨损试验 湿砂橡胶轮磨损试验 滚/滑磨损试验* 2磨损率，mg/m 备注
    相对耐磨性* 1
  国内的Mn13     247     1.00     1.00     1.00     20.0  耐磨铸件
  本发明的准贝氏体钢     377     -     1.12     1.85     7.6  园环链
  本发明的准贝氏体钢     490     1.80     1.52     -     -  截齿，道岔，钢轨
  日本的23MnCrNiMo54     436     -     1.09     1.75     20.1  进口园环链钢材
  国内的42CrMoA     470     1.41     1.45     -     -  截齿
  国内的35CrMnSiA     470     1.33     1.39     -     -  截齿
  国内的U70MnSi     300     -     -     -     282.0  钢轨
  本发明的准贝氏体钢     551     1.33     1.33     -     -  铸件
  日本的TEREXHB400高硬度耐磨板 385 1.00 - - - 瑞典进口高硬耐磨板(作标样)
  国内的WYNM-400(准贝氏体钢耐磨板) 390 1.12 - - - 代瑞典进口高硬耐磨板
* 1相对耐磨性标样(Mn13或TEREXHB400)磨损失重/试样(其他钢种)磨损失重
* 2滚/滑磨损试验，载荷取150Kg，潜滑率r＝试样磨损失重(mg)/上下试样相对滑动距离(m)取r＝35％，上试样为Mn13、BZ-15、23MnCrNiMo54和U70MnSi，下试样为65Mn(调质)。
表3高强度准贝氏体钢工程构件与其他强度相近的钢材性能比较和应用情况举例
钢种 状态 屈服强度σ0.2，MPa 抗拉强度σb，MPa 伸长率δ5，％ 面缩率ψ，％  冲击功Akv，J室温 备注
常温    -20℃  -60℃
本发明的准贝氏体钢 热轧堆冷    / 625 31   / 159     54  / 已生产出准贝氏体钢板，可代日本NKK-HITEN590钢板和国产16MnVN钢板等
热轧+高温回火   490 600 28   / 168     120  /
日本的NKK-HITEN590 淬火+回火   ＞450 590～710 ＞20   / /     ＞47  / 日本产钢板
国内的16MnVN 正火   425 592 16.5   / 40     /  / 国产钢板
本发明的准贝氏体钢 热轧+低温回火   760 893 24   / 80     60  / 可代替日本NKK-HITEN780
日本的NKK-HITEN780 淬火+回火   ≥685 780～930 ≥16   / /     /  / 日本产，高强度板材
本发明的贝氏体钢 热轧+低温回火   840 1058 17   / 100     /  35 可代替日本NKK-HITEN980
日本的NKK-HITEN980 淬火+回火   ≥835 ≥930 ≥12   / /     /  ≥27 日本产，最高强度板材
本发明的准贝氏体钢 热轧   865 1050 13   40 30     /  / 代IV级钢筋，工艺简单
国内的IV级钢筋 淬火+回火   ≥540 ≥835 ≥10   / /     /  / 国产IV级标准钢筋
表4高强度准贝氏体钢与耐磨和可焊件同其他强度相近的钢材比较和应用情况举例
钢种 状态 屈服强度σ0.2，MPa 抗拉强度σb，MPa  伸长率δ5，％ 面缩率ψ，％ 冲击功Akv，J室温 备注
 常温  -40℃
本发明的准贝氏体钢 热轧+低温回火 959 1137 16 59 100 / 已生产出超高强度抽油杆、钻铤、煤矿用单体液压支柱筒
  本发明的准贝氏体钢  热轧+高温回火 1070 1200  15 43  30  / 可代替PD3，NHH等重型钢轨
  国内的PD3钢轨  欠速淬火 /  ≥8 /  /  / 国产最好的钢轨材料
  法国的NHH钢轨  淬火+回火 820 1200  12 /  /  / 日本产品
本发明的准贝氏体钢  热轧或正火+低温回火 1075 1200 18 54 200 / 已生产出重型渗碳齿轮，重型渗碳钎杆，矿用C级园环链，高硬度耐磨板
  国内的18Cr2Ni4WA  淬火+回火 ≥835 ≥1175  ≥10 ≥45  ≥42  / 重型渗碳齿轮钢，用BZ-15代替
日本的23MnNiCrMo54 淬火+回火 ≥980 ≥1180 ≥10 ≥45 ≥52 / 矿用C级园环链进口钢材，用BZ-15代替
日本的NK-EH-360 淬火+回火 930 1150 16.5 / 43 / 高硬度耐磨板，进口钢材，用BZ-15代替
本发明的准贝氏体钢  热轧或正火+低温回火 960～1100 1250～1600 12～14 40～50 50～100 30 已生产出耐磨板代进口钢材，并生产出铁路道岔和重型钎头等
  瑞典的TEREXHB400高硬度耐磨板 淬火+回火 1000 1250 10 / / 20 为板厚20mm的试验值，进口钢材，用BZ-25代用
表5超高强度准贝氏体钢与其他强度相近的超高强度钢力学性能比较和其代用情况举例
钢种 状态 屈服强度δ0.2，MPa 抗拉强度σb，MPa  伸长率δ5，％ 面缩率ψ，％ 冲击功Akv，J室温 备注
本发明的准贝氏体钢 正火+低温回火 1310 1570  14 50  57     已生产道岔，代德国产品
SIIOV(德国道岔钢) 淬火+回火 1435 1550  10.5 -  -     德国产品，用BZ-25代用
本发明的准贝氏体钢 正火+低温回火 1620 1800  11 42  33     代42CrMo作截齿，电炉冶炼
国内的42CrMoA 淬火+回火 1402 1703  11 40  22     截齿钢
本发明的准贝氏体钢 热轧空冷 1426 1944  9 43  28 电炉冶炼钢可代D6ac和300M
热轧+低温回火 1581 1849  11 50  30
美国的D6ac 淬火+540℃回火 1484 1613  13.7 49  26 取自美国双真空冶炼和热处理数据
美国的300M+ 淬火+540℃回火 1690 1990  9.5 43  29.8
表6准贝氏体钢渗碳性能实例
钢种 状态 屈服强度σ0.2，MPa 抗拉强度σb，MPa 伸长率δ5，％ 面缩率ψ，％ 冲击功Akv，J 表面硬度HRC 心部硬度HRC 相对耐磨性 备注
销盘 冲击
  国内的重型渗碳钎杆23CrNi3MoA 心部淬火+200℃回火 ≥835 ≥1175 ≥10 ≥45 ≥42 58～63 32～48 - - -
  国内的重型渗碳齿轮钢18Cr2Ni4WA 心部淬火+200℃回火
本发明准贝氏体钢 心部淬火+200℃回火 1018 1248 17 43 120 - - - - 可代23CrNi3MoA钢、18Cr2Ni4WA钢
本发明准贝氏体钢 空冷+200℃回火 - - - - - 64.5 41 1.001 1.12 耐磨优于18Cr2NiWA
本发明准贝氏体钢 空冷+200℃回火 - - - - - 60.2 44.8 寿命优于23CrNi3MoA钢
  国内的重型齿轮18Cr2Ni4WA渗碳 空冷+200℃回火 - - - - - 58.9 42.1 1.00 1.00 相对耐磨性标样

Claims (4)

1.一种准贝氏体钢，其特征是：以重量百分比为单位，含有碳C0.5～1.20，锰Mn 0.80～1.8，硅Si0.90～2.50，硼B0.002～0.005，铬Cr0.25～2.80，余量为铁Fe。
2.一种准贝氏体钢，其特征是：以重量百分比为单位，含有碳C0.5～1.20，锰Mn0.80～1.8，硅Si0.90～2.50，硼B0.002～0.005，铬Cr0.25～2.80，镍Ni0.50～1.50，余量为铁Fe。
3.一种权利要求1或2所述的准贝氏体钢的冶炼方法，采用电炉或转炉+炉外进行精炼，其特征是：在精炼过程中控制钢液的气体含量为：氮气N2≤80ppm，氢气H2≤4ppm，氧气O2≤25ppm。
4.一种权利要求1或2所述的准贝氏体钢的热处理方法，其特征是：热处理方法采用910～950℃淬火或空冷或油冷+200～450℃低温回火水冷。
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