CN1025126C - 低碳高强度高韧性非调质钢 - Google Patents
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Abstract
一种低碳高强度高韧性非调质钢，属于金属材料硅锰合金领域。它立足于国内资源和生产条件，以经济的普遍元素Si、Mn为主要合金元素，添加少量V，靠C、Si、Mn的恰当配比，加少量细化晶粒提高韧性的V，经锻、轧空冷并回火、获得铁素体+贝氏体双相组织。本发明提供的钢具有高强度、高韧性、不含有贵重元素，使用时不需调质处理，冶炼容易，因而成本低，节省能源，避免了使用时因热处理而产生的缺陷。
Description
本发明属于金属材料领域，尤其涉及含Si、Mn、V的铁基合金。
目前国内外一般合金钢都需要调质处理才能达到所要求的性能，由于合金元素成分复杂，不但生产成本高，冶炼难度大，而且需经调质处理，淬火+高温回火不可避免要产生变形，开裂和氧化、脱碳等缺陷。已公开的CN85100080号“低碳空冷粒状贝氏体钢”，经锻、轧热加工空冷后直接应用或回火使用。该钢种主要合金元素是Mn、B，所以它冶炼困难，且韧性偏低;使用受限制。CN1036231公开的Sl-Mn-Mo“高强韧性贝氏体钢”，经锻、轧热加工空冷后回火，虽不经调质处理，但它的成分中含Si、Mn较高，且含有Mo，生产成本较高。
本发明的目的是研制一种低碳高强度高韧性非调质钢，它不含有昂贵稀缺的添加元素如Cr、Ni、Mo、W，也不含有冶炼困难的B。
本发明主要合金元素是极普通的国内富有的合金元素Si和Mn，以及少量的V，其余为Fe，其成分可为（重量%）：
C 0.14-0.26%、Sl 0.55-0.95%、
Mn 1.80-2.45%、V 0.05-0.15%、
其余为Fe。
本发明的较佳成分为（重量%）：
C 0.22-0.26%、Sl 0.55-0.83%、
Mn 2.10-2.35%、V 0.10-0.15%、
其余为Fe。
本发明所述的低碳高强度高韧性非调质钢，用电弧炉按常规工艺冶炼。由于采用了上述的成分设计，经1200℃锻、轧，1100～900℃空冷，再经300～650℃回火，可获得具有良好性能配合的铁素体+贝氏体双相组织，其机械性能优于部分合金调质钢。本发明立足于国内资源和生产条件，以极普通经济的Si和Mn为基本合金元素，添加少量既细化晶粒又提高强韧性的V，依靠其恰当配比获得具有高强度高韧性的性能配合，从而弥补了MO-B系、Mo系、W-B系、Cr-Mo系、Nl-Mo系、Mn-B系贝氏体钢价格昂贵和生产困难的弱点，而且本发明生产成本低，工艺简单。
本发明提供的钢种可代替部分合金调质钢作机器零件，制造各类轴、杆件、齿轮或其它零件。由于它空冷自硬不需调质处理，因此避免了调质产生的氧化、脱碳、变形、开裂等缺陷。因此用本发明提供的钢材制造的机器零件，性能均匀，尺寸稳定，免除了昂贵的调质热处理，大大降低了制造成本，节约了能源。
本发明的实施例如下表：（表见文后）
机械性能（表见文后）
本发明与一般合金钢相比不但合金成分经济、简单、不经调质处理、锻、轧空冷+回火便可得到优良的性能指标，对比结果如下列二表。（表见文后）
从表二看出本发明具有高强度、高韧性的优点。
本发明钢种试用于振动沉拔罐注桩机的主卷扬机螺栓、进尺深达3000米以上，其机械性能达：
σb：970N/mm2σS：795N/mm2ψ：50%
σ：21% αK84J/cm2
表一 化学成分对比
化学成分（%）
钢种
C Si Mn Cr Ni Mo W V
0.14/ 0.55/ 1.8/ 0.05/
本发明
0.26 0.95 2.45 0.15
0.17/ 0.17/ 0.50/ 0.70/
20Cr
0.24 0.37 0.80 1.0
20Cr3MoW 0.17/ 0.17/ 0.30/ 2.60/ 0.35/ 0.30/ 0.70/
V 0.25 0.37 0.60 3.00 0.50 0.60 0.90
0.17/ 0.17/ 0.40/ 0.80/ 0.15/
20CrMo 0.24 0.37 0.70 1.10 0.25
表二 机械性能对比
钢种 热处理工艺 σb（N/mm2） σsψ σ αk
（N/mm2） （%） （%） （J/cm2）
本发明 300℃回火空冷 980 790 50 21 80
一次880℃淬油或水
20Cr 二次800℃淬油或水 833 539 40 10 47
200℃回火，空或水冷
20Cr3Mo 1050℃淬火空冷
WV 720℃回火，水或油冷 784 637 40 14 55
880℃淬火，水或油冷
20CrMo 500℃回火，水或油冷 882 686 50 12 78
830℃淬火，水或油冷
20CrNi3 480℃回火，水或油冷 931 686 50 11 71
化学成分及热加工工艺
化学成分
钢号 C Si Mn V 热加工工艺
1 0.16 0.60 2.10 0.15
2 0.19 0.63 2.17 0.145 加热1200℃锻，
3 0.17 0.54 2.20 0.13 轧1100～900℃空冷
4 0.22 0.75 2.15 0.15
机构性能
回火 σbσsψ σ αk
钢号
温度（℃） （N/mm2） （N/mm2） （%） （%） （J/cm2）
1 650 760 660 60 23 ＞147
2 300 980 790 50 21 80
3 350 940 765 51 22 84
4 550 990 805 45 17 67
Claims (1)
1、一种低碳高强度高韧性非调质钢，其特征在于这种钢的成分为(重量%)：
C 0.22-0.26%、 Si 0.55-0.95%、
Mn 1.80-2.45%、 V 0.05-0.15%、
其余为Fe。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN 91108787 CN1025126C (zh) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 低碳高强度高韧性非调质钢 |
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|---|---|---|---|
| CN 91108787 CN1025126C (zh) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 低碳高强度高韧性非调质钢 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1058997A CN1058997A (zh) | 1992-02-26 |
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| CN 91108787 Expired - Fee Related CN1025126C (zh) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 低碳高强度高韧性非调质钢 |
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1991
- 1991-09-03 CN CN 91108787 patent/CN1025126C/zh not_active Expired - Fee Related
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