CN102071291A

CN102071291A - 合金钢40Cr钢板的调质方法

Info

Publication number: CN102071291A
Application number: CN2010105976619A
Authority: CN
Inventors: 于飒; 袁少威; 朱书成; 许少普; 张立新; 崔冠军; 高照海; 李忠波; 袁永旗; 李亮; 罗涛; 黄文振
Original assignee: Nanyang Hanye Special Steel Co Ltd
Current assignee: Nanyang Hanye Special Steel Co Ltd
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2011-05-25

Abstract

本发明公开了一种合金钢40Cr钢板的调质方法，本发明是厚度在80mm以下的合金钢40Cr钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.38～0.43、Si：0.20～0.35、Mn：0.60～0.75、P：≤0.018、S：≤0.010、Cr：0.85～1.00、Als：0.005～0.015、其它为Fe和残留元素；本发明采取的调质方法为：淬火840℃，保温时间t=1.5min，回火温度500℃，保温时间t=3min。本发明的有益效果在于：通过调质处理，提高钢板焊接性，保证其高强度性能指标，满足用户理想需求。

Description

合金钢40Cr钢板的调质方法

技术领域

本发明涉及到钢材的加工方法，具体涉及到一种合金钢40Cr钢板的调质方法。

背景技术

合金钢40Cr用于制造较重要的调质零件，经过调质后高频表面淬火后可用作载荷和耐磨性较高无限大冲击零件，加快结构调整，应对国际金融危机带来的不利影响推动产业升级，实现差异化战略，增强企业竞争力具有十分重要的作用。目前国内生产合金钢40Cr钢板在淬火过程中采取了油冷，在调质过程中，钢板加热时间长；耗费煤气资源。

发明内容

加快结构调整，应对国际金融危机带来的不利影响推动产业升级。本发明人经过摸索，获得了合金钢40Cr钢板的调质方法，从而完成了本发明。

因此，本发明的目的在于提供一种合金钢40Cr钢板的调质方法。

为达到上述目的，本发明所述厚度在80mm以下的合金钢40Cr钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.38～0.43、Si：0.20～0.35、Mn：0.60～0.75、P：≤0.018、S：≤0.010、Cr：0.85～1.00、Als：0.005～0.015、其它为Fe和残留元素；本发明采取的调质方法为：淬火840℃，保温时间t=1.5min，回火温度500℃，保温时间t=3min。

上述化学元素的作用分析如下：

C：是钢中最基础的强化元素，提高强度，但C影响钢的焊接性能和影响韧性。综合考虑，碳的含量尽量控制的低一些。

Si：是固溶强化元素，对提高钢板的强度有利。

Mn：是固溶强化元素，对提高钢板的强度和韧性均有利。

P：对焊接不利，且具有一定的冷脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低。

S：易形成MnS类夹杂物，具有一定的热脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低。

Cr：高硬度、高强度、屈服点、高的耐磨性而对塑性、韧性影响又不大，高的抗氧化性，耐蚀性，还能提高电阻和导磁率等等。

在冶炼过程中，严格控制钢中P（磷）、S（硫）、等有害元素，保证钢水的纯净度基本达到洁净钢水平；在后续轧制加热过程中，提高终轧温度，防止钢板内部应力过大导致裂纹，提高其塑性变形。钢板轧制结束后进行堆垛缓冷，消除钢板内部应力，然后采用调质处理，能够保证合金钢40Cr钢板板性能需求。

本发明的有益效果在于：通过调质处理，提高钢板焊接性，保证其高强度性能指标，满足用户理想需求。

具体实施方式

本发明所述合金钢40Cr包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.38～0.43、Si：0.20～0.35、Mn：0.60～0.75、P：≤0.018、S：≤0.010、Cr：0.85～1.00、Als：0.005～0.015、其它为Fe和残留元素；

前述方法中，所述的钢板厚度为80mm以下。

本发明采用转炉冶炼连铸浇注，3800m宽厚板轧机轧制的方法生产用钢。其整体的工艺流程为：优质铁水、KR铁水预处理、100吨顶底复吹转炉、吹氩处理、LF炉精炼、铸坯堆冷24小时、步进式加热炉、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、调质、精整、外检、探伤、入库。

实施方式如下：

1、成分设计

在合金钢标准成分基础上，缩小其内控范围，严格控制钢中P（磷）、S（硫）、等有害元素，保证钢水的纯净度基本达到洁净钢水平。

具体成分设计如下：C：0.38～0.43、Si：0.20～0.35、Mn：0.60～0.75、P：≤0.018、S：≤0.010、Cr：0.85～1.00、 AlS：0.005～0.015、其它为Fe和残留元素；

2、加热

由于成分中添加Cr及其高碳含量，钢的相变温度点较低，因此降低其加热温度，防止钢坯产生过热现象。加热温度及加热时间如下：预热段温度900～1000℃，加热段温度1200～1240℃，保温段温度1190～1210℃，加热速度11～15min/cm；

3、控轧不控冷：

结合炼钢化学成分，及钢的相变温度为，考虑钢的应力过大等问题及后续热处理难度，设计终轧温度为880～920℃。对于40Cr保性能钢板，需要对钢板进行合适的控制轧制，保证其钢板内部晶粒细化，为以后热处理提供良好的组织基础。

4、堆冷工艺

采用高温堆冷工艺可有效避免因快速冷却产生的残余应力，同时可大大降低钢板中氢的含量，充分实现热扩散效果，改善钢板探伤缺陷。钢板堆垛缓冷工艺如下；堆垛缓冷温度不低于400℃，堆冷时间控制在24小时；

5、调质工艺：

考虑轧制过程中终轧温度较高，内部晶粒比较粗大，不利于调质，因此将保温时间缩短，弥补组织上的缺陷；在淬火过程中，保温时间不能太长，淬火温度不能太高，降低高含C量对奥氏体的稳定性，避免淬火过程中残余奥氏体含量增加，降低其淬火后强度。回火后一定要用快冷方式对其进行冷却，避免回火脆性导致塑性和韧性下降。对于含Cr钢，回火后脆性倾向比较明显，为防止回火脆性的产生，回火后必须用油或水进行快速冷却。具体的调质的程序如下：在控轧的钢板取1/4样试样，分别加工成毛坯厚度30mm的小试样，经过理论及经验测算该成分的钢的AC₃相变温度为780℃，因此设计在电阻炉进行840℃（AC₃+60℃）保温1.5min/mm进行水淬，由于是水淬，较油淬具有成本优势，但水淬对于40Cr容易开裂，因此在工艺设计上考虑钢板的原始组织结合其开裂的倾向，因此降低保温温度及保温时间。毛坯淬火后仍有内部裂纹的倾向，因此在试样淬火后，立即进行回火调质，由于钢种C、Mn、Cr都是高奥氏体稳定性元素，晶粒较粗大，不利于回火调质，回火过程中组织稳定性不高。因此在回火过程中将回火温度在常规工艺上下调40℃，保温时间下调1min/mm，回火后为防止回火脆性，影响钢板的强韧性，要进行快速在水中块冷却。结果表明840℃淬火，保温时间t=1.5min，回火温度500℃，保温时间t=3min效果明显。

5、结果分析

机械力学性能分析

成份及机械力学性能按GB/T3077～1999执行，具体见表1。

表1 40Cr钢板机械力学性能

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本次实验：屈服强度达到了800～875 MPa，；抗拉强度达到了1015～1160 MPa，伸长率达到10%～14%， 20℃冲击功控制在80～120J，性能指标完全满足了40Cr要求。结果表明，本次开发的合金钢40Cr已达到了性能级别。

Claims

1.一种合金钢40Cr钢板的调质方法，该调质方法为：淬火840℃，保温时间t=1.5min，回火温度500℃，保温时间t=3min。