CN104294178A - 一种渗碳锰钢 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种渗碳锰钢，所含化学元素的质量百分数如下：C：0.2％-0.3％；Si：0.25％-0.35％；Cr：0.2％-0.3％；Mn：4.6％-5.2％；Ni：0.2％-0.4％；Nb：0.004％-0.006％；Al：0.10％-0.14％；V：0.005％-0.01％；B：1.2％-1.6％；Mo：0.6％-1.2％；S：0-0.02％；P：0-0.03％；余料为Fe；在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：配置各原料采用LD氧气转炉进行吹炼时加入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中加入Nb、V、B，精炼后连铸为坯体；将坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560-580℃后进行空冷，得到板材；将板材进行表面渗碳处理并在渗碳处理后进行低温回火处理，得到渗碳锰钢。

Description

一种渗碳锰钢
技术领域
本发明属于钢铁材料技术领域，尤其涉及一种渗碳锰钢。
背景技术
含碳量较低的钢铁，往往韧性较好而强度较低，通常可通过渗碳淬火使钢铁表面硬度和耐磨性提高而获得渗碳钢。渗碳钢由于具有高碳的耐磨层和低碳的高强韧性心部，从而可以承受巨大的接触应力且耐磨性良好，目前，渗碳钢以锰系合金钢和铬系合金钢为主，被广泛用于制作各种机械的结构件。现有技术中，渗碳钢主要以锻造和机加工的方式进行成形，存在效率较低，加工时间较长的缺点，需要进行改进。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种渗碳锰钢，其机械性能好且表面性能突出。
本发明提出了一种渗碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下：C：0.2％-0.3％；Si：0.25％-0.35％；Mn：4.6％-5.2％；Cr：0.2％-0.3％；Ni：0.2％-0.4％；Nb：0.004％-0.006％；Al：0.10％-0.14％；V：0.005％-0.01％；B：1.2％-1.6％；Mo：0.6％-1.2％；S：0-0.02％；P：0-0.03％；余料为Fe；
在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：
S1：熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，加入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入Nb、V、B，精炼过程中，控制渣碱度为6.5-7.5，精炼后连铸为坯体；
S2：轧制，将S1中获得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560-580℃后进行空冷，得到板材，其中，粗轧温度为960-980℃，精轧温度为860-880℃，快速冷却过程中，冷却速度为200-240℃/s；
S3：表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回火处理，其中，低温回火处理的温度为140-150℃，得到渗碳锰钢。
优选地，其所含化学元素的质量百分数如下：C：0.22％-0.28％；Mn：4.75％-5.15％；Si：0.28％-0.32％；Cr：0.22％-0.27％；Ni：0.24％-0.36％；Nb：0.0045％-0.0056％；Al：0.11％-0.13％；V：0.006％-0.009％；B：1.25％-1.57％；Mo：0.7％-1.1％；S：0-0.02％；P：0-0.03％；余料为Fe。
优选地，其所含化学元素的质量百分数如下：C：0.25％；Mn：4.9％；Si：0.3％；Cr：0.25％；Ni：0.3％；Nb：0.005％；Al：0.12％；V：0.008％；B：1.3％；Mo：0.9％；S：0-0.02％；P：0-0.03％；余料为Fe。
优选地，在步骤S1中，精炼过程中，对钢水进行吹氩处理。
优选地，在步骤S2中，粗轧温度为970℃，精轧温度为870℃。
优选地，在步骤S2中，快速冷却过程中，冷却速度为230℃/s。
优选地，在步骤S3中，低温回火处理的温度为145℃。
本发明中，熔炼后采用轧制的方式进行成形，并在成形之后进行表面渗碳和低温回火处理，在熔炼过程中，采用LD氧气转炉进行吹炼，并在吹炼后送LF炉进行精炼，对整个熔炼过程进行严格控制，同时，对渗碳钢的基体锰钢中各组分形成优化，采用多种合金元素，以提高锰钢的力学性能和加工性能，在轧制过程中，通过对轧制的工艺参数进行优化和控制，获得由仿晶界型铁素体、片层状珠光体、粒状贝氏体、板条状贝氏体组成的多相复合组织，从而使得合金强度和塑韧性匹配良好，通过对钢表层进行渗碳处理，并结合低温回火处理，使得合金获得高硬耐磨的表层，使得渗碳锰钢的机械性能好且表面性能突出。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
实施例1
一种渗碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下：
C：0.25％；Mn：4.9％；Si：0.3％；Cr：0.25％；Ni：0.3％；Nb：0.005％；Al：0.12％；V：0.008％；B：1.3％；Mo：0.9％；S：0.01％；P：0.02％；余料为Fe；
在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：
S1：熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，加入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入Nb、V、B，精炼过程中，控制渣碱度为6.5-7.5，并对钢水进行吹氩处理，精炼后连铸为坯体；
S2：轧制，将S1中获得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560-580℃后进行空冷，得到板材，其中，粗轧温度为970℃，精轧温度为870℃，快速冷却过程中，冷却速度为230℃/s；
S3：表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回火处理，其中，低温回火处理的温度为145℃，得到渗碳锰钢。
实施例2
一种渗碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下：
C：0.3％；Mn：4.6％；Si：0.25％；Cr：0.3％；Ni：0.4％；Nb：0.004％；Al：0.14％；V：0.005％；B：1.6％；Mo：0.6％；S：0.01％；P：0.02％；余料为Fe；
在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：
S1：熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，加入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入Nb、V、B，精炼过程中，控制渣碱度为6.5-7.5，并对钢水进行吹氩处理，精炼后连铸为坯体；
S2：轧制，将S1中获得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至580℃后进行空冷，得到板材，其中，粗轧温度为960℃，精轧温度为880℃，快速冷却过程中，冷却速度为200℃/s；
S3：表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回火处理，其中，低温回火处理的温度为150℃，得到渗碳锰钢。
实施例3
一种渗碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下：
C：0.2％；Mn：5.2％；Si：0.35％；Cr：0.2％；Ni：0.2％；Nb：0.006％；Al：0.10％；V：0.01％；B：1.2％；Mo：1.2％；S：0.02％；P：0.03％；余料为Fe；
在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：
S1：熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，加入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入Nb、V、B，精炼过程中，控制渣碱度为6.5-7.5，并对钢水进行吹氩处理，精炼后连铸为坯体；
S2：轧制，将S1中获得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560℃后进行空冷，得到板材，其中，粗轧温度为980℃，精轧温度为860℃，快速冷却过程中，冷却速度为240℃/s；
S3：表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回火处理，其中，低温回火处理的温度为140℃，得到渗碳锰钢。
在实施例1-3中，测试制得的渗碳锰钢的各项机械性能，性能数据如表1所示。
拉伸强度/MPa 延伸率/％ 表层硬度/HV
实施例1 922 25 768
实施例2 920 24 756
实施例3 920 24 743

Claims (7)

1.一种渗碳锰钢，其特征在于，其所含化学元素的质量百分数如下：
C：0.2％-0.3％；Mn：4.6％-5.2％；Si：0.25％-0.35％；Cr：0.2％-0.3％；Ni：0.2％-0.4％；Nb：0.004％-0.006％；Al：0.10％-0.14％；V：0.005％-0.01％；B：1.2％-1.6％；Mo：0.6％-1.2％；S：0-0.02％；P：0-0.03％；余料为Fe；
在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：
S1：熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，加入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入Nb、V、B，精炼过程中，控制渣碱度为6.5-7.5，精炼后连铸为坯体；
S2：轧制，将S1中获得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560-580℃后进行空冷，得到板材，其中，粗轧温度为960-980℃，精轧温度为860-880℃，快速冷却过程中，冷却速度为200-240℃/s；
S3：表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回火处理，其中，低温回火处理的温度为140-150℃，得到渗碳锰钢。
2.根据权利要求1所述的渗碳锰钢，其特征在于，其所含化学元素的质量百分数如下：C：0.22％-0.28％；Mn：4.75％-5.15％；Si：0.28％-0.32％；Cr：0.22％-0.27％；Ni：0.24％-0.36％；Nb：0.0045％-0.0056％；Al：0.11％-0.13％；V：0.006％-0.009％；B：1.25％-1.57％；Mo：0.7％-1.1％；S：0-0.02％；P：0-0.03％；余料为Fe。
3.根据权利要求1或2所述的渗碳锰钢，其特征在于，其所含化学元素的质量百分数如下：
C：0.25％；Mn：4.9％；Si：0.3％；Cr：0.25％；Ni：0.3％；Nb：0.005％；Al：0.12％；V：0.008％；B：1.3％；Mo：0.9％；S：0-0.02％；P：0-0.03％；余料为Fe。
4.根据权利要求1-3任一项所述的渗碳锰钢，其特征在于，在步骤S1中，精炼过程中，对钢水进行吹氩处理。
5.根据权利要求1-4任一项所述的渗碳锰钢，其特征在于，在步骤S2中，粗轧温度为970℃，精轧温度为870℃。
6.根据权利要求1-5任一项所述的渗碳锰钢，其特征在于，在步骤S2中，快速冷却过程中，冷却速度为230℃/s。
7.根据权利要求1-6任一项所述的渗碳锰钢，其特征在于，在步骤S3中，低温回火处理的温度为145℃。
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Effective date of registration: 20161219

Address after: 230000 Anhui Province Economic Development Zone of Hefei City Jinxiu road name 185 state jinxiunianhua Fairview Court Building 7 room 108

Applicant after: Hefei Weiyi metal material Co., Ltd.

Address before: 238000 Anhui city of Hefei province Chaohu Juchao District Private Economy Park

Applicant before: HEFEI HENGTAI STEEL STRUCTURE CO., LTD.

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Application publication date: 20150121