CN101555571A - 高强度、高韧性合金钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高强度、高韧性合金钢及其生产方法，属于冶金领域。本发明所要解决的技术问题是提供了一种生产成本较低的高强度、高韧性合金钢及其生产方法。本发明高强度、高韧性合金钢，其化学成分重量百分比为：C：0.48～0.55％，Si：0.2～1.60％，Mn：0.6～0.9％，Cr：2.65～3.50％，Mo：1.2～1.80％，Ni：0.5～1.0％，V：0.04～0.35％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质组成。本发明高强度、高韧性合金钢的生产成本低，其抗拉强度、屈服强度、硬度均较高，可以用于生产欧美建筑用专业射钉枪等产品，为高强度、高韧性材料提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及高强度、高韧性合金钢及其生产方法，属于冶金领域。
背景技术
高强度、高韧性材料广泛应用于医疗器械、电动工具、矿山机械、模具等领域，以提高产品使用寿命。国内外对高强度、高韧性材料的研究主要集中在高强度、高韧性合金钢的研究。
如：US5087415的美国专利申请公开了一种高强度、高韧性合金钢，其主要成分为(％)：C 0.23，Co 13.4，Ni 11.0，Cr 3.0，Mo 1.2，Si 0.01，Mn 0.02，合金钢的抗拉强度为2065Mpa，屈服强度为1965Mpa，断裂韧性为115。
又如：董瀚.合金钢的现状与发展趋势.《特殊钢》.2000，21(5)，-1-10，该文章介绍了Carpenter公司在Aermet100钢的基础上开发的高强度高韧性Aermet310钢，其成分为：C0.256，Cr 2.4，Ni 11.0，Co 15，Mo 1.4，合金钢的抗拉强度为2172Mpa，屈服强度为1895Mpa，延伸率为14％，断面缩Ψ为60％。
上述的高强度、高韧性合金钢为低碳钢，且合金元素含量较高，为高合金钢，生产成本较高。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种生产成本较低的高强度、高韧性合金钢。
本发明高强度、高韧性合金钢，其化学成分重量百分比为：C：0.48～0.55％，Si：0.2～1.60％，Mn：0.6～0.9％，Cr：2.65～3.50％，Mo：1.2～1.80％，Ni：0.5～1.0％，V：0.04～0.35％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质组成。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种生产成本较低的高强度、高韧性合金钢的生产方法。
本发明高强度、高韧性合金钢的生产方法，包括如下步骤：
a、冶炼：冶炼合金钢，其化学成分重量百分比为：C：0.48～0.55％，Si：0.2～1.60％，Mn：0.6～0.9％，Cr：2.65～3.50％，Mo：1.2～1.80％，Ni：0.5～1.0％，V：0.04～0.35％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，余量为Fe和不可避免杂质元素组成；
b、退火：a步骤冶炼的合金钢加热并升温至845℃～875℃，保持此温度1.5～3h，然后降温至140℃～160℃并冷却至室温；
c、加热、锻造：将b步骤退火处理后的合金钢加热升温至640℃～660℃，保持此温度0.75～2h，然后升温至900℃～950℃并保持此温度0.75～2h，然后升温至1066℃～1120℃并保持此温度0.5～2h，然后出炉锻造；
d、热处理：将c步骤锻造后的合金钢加热到640℃～660℃并保持此温度1.5～2.5h，然后升温至860℃～880℃并保持此温度2～4h，然后冷却至室温，即得。
本发明高强度、高韧性合金钢，采用中碳钢生产，生产成本较低，其合金含量少，进一步降低了生产成本，其抗拉强度、屈服强度、硬度均较高，可以用于生产欧美建筑用专业射钉枪等需要高强度、高韧性材料的产品，为高强度、高韧性材料提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
本发明高强度、高韧性合金钢，其化学成分重量百分比为：C：0.48～0.55％，Si：0.2～1.60％，Mn：0.6～0.9％，Cr：2.65～3.50％，Mo：1.2～1.80％，Ni：0.5～1.0％，V：0.04～0.35％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质组成。其屈服强度σ0.2≥1620Mpa，抗拉强度≥2015Mpa，延伸率≥5％，断面缩Ψ为≥5.7％，冲击韧性ak≥30J/cm2。其铁素体的含量为35～38％，珠光体的含量为62～65％。
进一步的，本发明高强度、高韧性合金钢，其屈服强度σ0.2为1620～1720Mpa，抗拉强度为2015～2367Mpa，延伸率为5～7.5％，断面缩Ψ为5.7～20％，冲击韧性ak为30～35J/cm2。
本发明高强度、高韧性合金钢的生产方法，包括如下步骤：
a、冶炼：冶炼合金钢，其化学成分重量百分比为：C：0.48～0.55％，Si：0.2～1.60％，Mn：0.6～0.9％，Cr：2.65～3.50％，Mo：1.2～1.80％，Ni：0.5～1.0％，V：0.04～0.35％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，余量为Fe和不可避免杂质元素组成；
b、退火：a步骤冶炼的合金钢加热并升温至845℃～875℃，保持此温度1.5～3h，然后降温至140℃～160℃并冷却至室温；
c、加热、锻造：将b步骤退火处理后的合金钢加热升温至640℃～660℃，保持此温度0.75～2h，然后升温至900℃～950℃并保持此温度0.75～2h，然后升温至1066℃～1120℃并保持此温度0.5～2h，然后出炉锻造；
d、热处理：将c步骤锻造后的合金钢加热到640℃～660℃并保持此温度1.5～2.5h，然后升温至860℃～880℃并保持此温度2～4h，然后冷却至室温，即得。
进一步的，为使生产的合金钢的性能更好，上述b步骤为：a步骤冶炼的合金钢加热到350℃，然后以≤80℃/h的速度升温至845℃～875℃并保持此温度1.5～3h，然后以≤20℃/h的速度降温至140℃～160℃，然后空气冷却至室温。
进一步的，为使生产的合金钢的性能更好，上述c步骤为：b步骤退火处理后的合金钢加热到350℃，然后以≤80℃/h的速度升温至640℃～660℃并保持此温度0.75～2h，然后以≤80℃/h的速度升温至900℃～950℃并保持此温度0.75～2h，然后以≤100℃/h的速度升温至1066℃～1120℃并保持此温度0.5～2h，然后出炉锻造。
进一步的，为使生产的合金钢的性能更好，上述d步骤为：将c步骤锻造后的合金钢加热到640℃～660℃并保持此温度1.5～2.5h，然后升温至920℃～960℃并保持此温度2～4h，然后降温至640℃～660℃并保持此温度2～4h，然后冷却至室温，即得。更进一步的，为使生产的合金钢的性能更好，其d步骤为：将c步骤锻造后的合金钢加热到640℃～660℃并保持此温度1.5～2.5h，然后以≤80℃/h的速度升温至920℃～960℃并保持此温度2～4h，然后以≤15℃/h的速度降温至640℃～660℃并保持此温度2～4h，然后以≤35℃/h的速度降温至250℃，然后空气冷却至室温，即得。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例本发明高强度、高韧性合金钢的生产
冶炼合金钢，合金钢的化学成分见表1。
合金钢按下述方法处理：
1、退火：冶炼的合金钢加热到350℃，然后以62℃/h的速度升温至845℃～875℃并保持此温度1.5～3h，然后以15℃/h的速度降温至140℃～160℃，然后空气冷却至室温。
2、加热、锻造：将退火处理后的合金钢加热到350℃，然后以65℃/h的速度升温至640℃～660℃并保持此温度0.75～2h，然后以60℃/h的速度升温至900℃～950℃并保持此温度0.75～2h，然后以75℃/h的速度升温至1066℃～1120℃并保持此温度0.5～2h，然后出炉锻造，始锻温度为1066℃～1120℃，终锻温度为927℃。
3、热处理：将锻造后的合金钢加热到640℃～660℃并保持此温度1.5～2.5h，然后以55℃/h的速度升温至920℃～960℃并保持此温度2～4h，然后以12℃/h的速度降温至640℃～660℃并保持此温度2～4h，然后以30℃/h的速度降温至250℃，然后空气冷却至室温，即得。
对制得的本发明高强度、高韧性合金钢进行性能检测，结果见表2。
表1合金钢化学成分
表2本发明高强度、高韧性合金钢性能测定结果
Claims (9)
1.高强度、高韧性合金钢，其特征在于：其化学成分重量百分比为：C：0.48～0.55％，Si：0.2～1.60％，Mn：0.6～0.9％，Cr：2.65～3.50％，Mo：1.2～1.80％，Ni：0.5～1.0％，V：0.04～0.35％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质组成。
2.根据权利要求1所述的合金钢，其特征在于：其屈服强度σ0.2≥1620Mpa，抗拉强度≥2015Mpa，延伸率≥5％，断面缩Ψ为≥5.7％，冲击韧性ak≥30J/cm2。
3.根据权利要求2所述的合金钢，其特征在于：其屈服强度σ0.2为1620～1720Mpa，抗拉强度为2015～2367Mpa，延伸率为5～7.5％，断面缩Ψ为5.7～20％，冲击韧性ak为30～35J/cm2。
4.根据权利要求1～3任一项所述的合金钢，其特征在于：其铁素体的含量为35～38％，珠光体的含量为62～65％。
5.高强度、高韧性合金钢的生产方法，包括如下步骤：
a、冶炼：冶炼合金钢，其化学成分重量百分比为：C：0.48～0.55％，Si：0.2～1.60％，Mn：0.6～0.9％，Cr：2.65～3.50％，Mo：1.2～1.80％，Ni：0.5～1.0％，V：0.04～0.35％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，余量为Fe和不可避免杂质元素组成；
b、退火：a步骤冶炼的合金钢加热并升温至845℃～875℃，保持此温度1.5～3h，然后降温至140℃～160℃并冷却至室温；
c、加热、锻造：将b步骤退火处理后的合金钢加热升温至640℃～660℃，保持此温度0.75～2h，然后升温至900℃～950℃并保持此温度0.75～2h，然后升温至1066℃～1120℃并保持此温度0.5～2h，然后出炉锻造；
d、热处理：将c步骤锻造后的合金钢加热到640℃～660℃并保持此温度1.5～2.5h，然后升温至860℃～880℃并保持此温度2～4h，然后冷却至室温，即得。
6.根据权利要求5所述的合金钢的生产方法，其特征在于：b步骤为：a步骤冶炼的合金钢加热到350℃，然后以≤80℃/h的速度升温至845℃～875℃并保持此温度1.5～3h，然后以≤20℃/h的速度降温至140℃～160℃，然后空气冷却至室温。
7.根据权利要求5所述的合金钢的生产方法，其特征在于：c步骤为：b步骤退火处理后的合金钢加热到350℃，然后以≤80℃/h的速度升温至640℃～660℃并保持此温度0.75～2h，然后以≤80℃/h的速度升温至900℃～950℃并保持此温度0.75～2h，然后以≤100℃/h的速度升温至1066℃～1120℃并保持此温度0.5～2h，然后出炉锻造。
8.根据权利要求5所述的合金钢的生产方法，其特征在于：d步骤为：将c步骤锻造后的合金钢加热到640℃～660℃并保持此温度1.5～2.5h，然后升温至920℃～960℃并保持此温度2～4h，然后降温至640℃～660℃并保持此温度2～4h，然后冷却至室温，即得。
9.根据权利要求8所述的合金钢的生产方法，其特征在于：d步骤为：将c步骤锻造后的合金钢加热到640℃～660℃并保持此温度1.5～2.5h，然后以≤80℃/h的速度升温至920℃～960℃并保持此温度2～4h，然后以≤15℃/h的速度降温至640℃～660℃并保持此温度2～4h，然后以≤35℃/h的速度降温至250℃，然后空气冷却至室温，即得。
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