CN105543647A - 一种高强度特种钢合金及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度特种钢合金及其制备工艺，包括由以下重量百分比的化学成分制备而成：碳？0.5～0.88%、硅？0.15～0.68%、锰？0.65～1.55%、钨0.08～0.12%、钼0.08～0.12%、钒0.08～0.12%、钛0.08～0.12%、钴0.08～0.12%、铬？0.09～0.22%、镍？0.08～0.12%和余量为铁。本发明通过在以铁为基的铁基合金中添加钨、钼、钒、钛以及钴等金属元素，具有高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性强的特点。

Description

一种高强度特种钢合金及其制备工艺
技术领域
本发明涉及钢合金技术领域，具体涉及一种高强度特种钢合金及其制备工艺。
背景技术
合金钢，合金钢也叫特种钢。在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种不同的特殊性能。随着生产力的不断发展，工业用特种钢合金的使用需求不断提高，现有的特种钢合金已渐渐无法满足市场的使用需求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种高强度特种钢合金及其制备工艺。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种高强度特种钢合金及其制备工艺，包括由以下重量百分比的化学成分制备而成：
碳0.5～0.88%、硅0.15～0.68%、锰0.65～1.55%、钨0.08～0.12%、钼0.08～0.12%、钒0.08～0.12%、钛0.08～0.12%、钴0.08～0.12%、铬0.09～0.22%、镍0.08～0.12%和余量为铁。
进一步地，包括如下步骤：
S1、称取碳0.5～0.88%、硅0.15～0.68%、锰0.65～1.55%、钨0.08～0.12%、钼0.08～0.12%、钒0.08～0.12%、钛0.08～0.12%、钴0.08～0.12%、铬0.09～0.22%、镍0.08～0.12%和余量为铁,混合之后投入真空冶炼转炉中进行冶炼，得到合金钢坯料；
S2、将步骤S1中得到的合金钢坯料放置连铸机上进行连铸操作，得到合金钢型材；
S3、将步骤S1所得的合金钢型材经过热处理之后，热送轧制机内，进行热轧和精细热轧操作，得到特种钢合金成品；
S4、将步骤S3所得的特种钢合金经过退火处理之后，冷却至室温，通过检验、包装入库。
进一步地，所述步骤S1中冶炼温度1000～1300℃，熔炼时间为1～3小时，冶炼炉工作压力为0.80～0.85MPa。
进一步地，所述步骤S2中连铸温度为100～800℃。
进一步地，所述步骤S3中热轧温度为800℃～900℃，时间为1～2h，精细热轧温度为600℃～800℃，时间为0.5～1h。
进一步地，所述步骤S4退火处理温度为500～650℃，然后空气冷却至室温，退火时间1小时。
高强度高韧性合金钢中各重量百分比的化学成分作用：
碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳含量超过0.23%时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。
锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。
钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于淬火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。
钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
钴(Co)：钴是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。
镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。
本发明通过在以铁为基的铁基合金中添加钨、钼、钒、钛以及钴等金属元素，具有高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性强的特点。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明包括由以下重量份的原料制备而成：由以下重量百分比的化学成分制备而成：
碳0.5～0.88%、硅0.15～0.68%、锰0.65～1.55%、钨0.08～0.12%、钼0.08～0.12%、钒0.08～0.12%、钛0.08～0.12%、钴0.08～0.12%、铬0.09～0.22%、镍0.08～0.12%和余量为铁。
一种高强度特种钢合金及其制备工艺，包括如下步骤：
S1、称取碳0.5～0.88%、硅0.15～0.68%、锰0.65～1.55%、钨0.08～0.12%、钼0.08～0.12%、钒0.08～0.12%、钛0.08～0.12%、钴0.08～0.12%、铬0.09～0.22%、镍0.08～0.12%和余量为铁,混合之后投入真空冶炼转炉中进行冶炼，得到合金钢坯料；
S2、将步骤S1中得到的合金钢坯料放置连铸机上进行连铸操作，得到合金钢型材；
S3、将步骤S1所得的合金钢型材经过热处理之后，热送轧制机内，进行热轧和精细热轧操作，得到特种钢合金成品；
S4、将步骤S3所得的特种钢合金经过退火处理之后，冷却至室温，通过检验、包装入库。
所述步骤S1中冶炼温度1000～1300℃，熔炼时间为1～3小时，冶炼炉工作压力为0.80～0.85MPa。
所述步骤S2中连铸温度为100～800℃。
所述步骤S3中热轧温度为800℃～900℃，时间为1～2h，精细热轧温度为600℃～800℃，时间为0.5～1h。
所述步骤S4退火处理温度为500～650℃，然后空气冷却至室温，退火时间1小时。
实施例1：
S1、称取碳0.5%、硅0.15%、锰0.65%、钨0.08%、钼0.12%、钒0.12%、钛0.12%、钴0.12%、铬0.22%、镍0.12%和余量为铁,混合之后投入真空冶炼转炉中进行冶炼，得到合金钢坯料；
S2、将步骤S1中得到的合金钢坯料放置连铸机上进行连铸操作，得到合金钢型材；
S3、将步骤S1所得的合金钢型材经过热处理之后，热送轧制机内，进行热轧和精细热轧操作，得到特种钢合金成品；
S4、将步骤S3所得的特种钢合金经过退火处理之后，冷却至室温，通过检验、包装入库。
所述步骤S1中冶炼温度1000℃，熔炼时间为1小时，冶炼炉工作压力为0.85MPa。
所述步骤S2中连铸温度为800℃。
所述步骤S3中热轧温度为800℃℃，时间为2h，精细热轧温度为800℃，时间为1h。
所述步骤S4退火处理温度为500℃，然后空气冷却至室温，退火时间1小时。
实施例2：
S1、称取碳0.88%、硅0.68%、锰1.55%、钨0.12%、钼0.12%、钒0.12%、钛0.12%、钴0.12%、铬0.22%、镍0.12%和余量为铁,混合之后投入真空冶炼转炉中进行冶炼，得到合金钢坯料；
S2、将步骤S1中得到的合金钢坯料放置连铸机上进行连铸操作，得到合金钢型材；
S3、将步骤S1所得的合金钢型材经过热处理之后，热送轧制机内，进行热轧和精细热轧操作，得到特种钢合金成品；
S4、将步骤S3所得的特种钢合金经过退火处理之后，冷却至室温，通过检验、包装入库。
所述步骤S1中冶炼温度1300℃，熔炼时间为3小时，冶炼炉工作压力为0.85MPa。
所述步骤S2中连铸温度为800℃。
所述步骤S3中热轧温度为900℃，时间2h，精细热轧温度为800℃，时间为1h。
所述步骤S4退火处理温度为650℃，然后空气冷却至室温，退火时间1小时。
实施例3：
S1、称取碳0.5%、硅0.15%、锰0.65%、钨0.08%、钼0.08%、钒0.08%、钛0.08%、钴0.08%、铬0.09%、镍0.08%和余量为铁,混合之后投入真空冶炼转炉中进行冶炼，得到合金钢坯料；
S2、将步骤S1中得到的合金钢坯料放置连铸机上进行连铸操作，得到合金钢型材；
S3、将步骤S1所得的合金钢型材经过热处理之后，热送轧制机内，进行热轧和精细热轧操作，得到特种钢合金成品；
S4、将步骤S3所得的特种钢合金经过退火处理之后，冷却至室温，通过检验、包装入库。
所述步骤S1中冶炼温度1000℃，熔炼时间为1小时，冶炼炉工作压力为0.80MPa。
所述步骤S2中连铸温度为100℃。
所述步骤S3中热轧温度为800℃℃，时间为1h，精细热轧温度为600℃，时间为0.5h。
所述步骤S4退火处理温度为500℃，然后空气冷却至室温，退火时间1小时。
本发明通过在以铁为基的铁基合金中添加钨、钼、钒、钛以及钴等金属元素，具有高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性强的特点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高强度特种钢合金及其制备工艺，其特征在于，包括由以下重量百分比的化学成分制备而成：
碳0.5～0.88%、硅0.15～0.68%、锰0.65～1.55%、钨0.08～0.12%、钼0.08～0.12%、钒0.08～0.12%、钛0.08～0.12%、钴0.08～0.12%、铬0.09～0.22%、镍0.08～0.12%和余量为铁。
2.一种高强度特种钢合金及其制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、称取碳0.5～0.88%、硅0.15～0.68%、锰0.65～1.55%、钨0.08～0.12%、钼0.08～0.12%、钒0.08～0.12%、钛0.08～0.12%、钴0.08～0.12%、铬0.09～0.22%、镍0.08～0.12%和余量为铁,混合之后投入真空冶炼转炉中进行冶炼，得到合金钢坯料；
S2、将步骤S1中得到的合金钢坯料放置连铸机上进行连铸操作，得到合金钢型材；
S3、将步骤S1所得的合金钢型材经过热处理之后，热送轧制机内，进行热轧和精细热轧操作，得到特种钢合金成品；
S4、将步骤S3所得的特种钢合金经过退火处理之后，冷却至室温，通过检验、包装入库。
3.根据权利要求2所述的一种高强度特种钢合金及其制备工艺，其特征在于，所述步骤S1中冶炼温度1000～1300℃，熔炼时间为1～3小时，冶炼炉工作压力为0.80～0.85MPa。
4.根据权利要求2所述的一种高强度特种钢合金及其制备工艺，其特征在于，所述步骤S2中连铸温度为100～800℃。
5.根据权利要求2所述的一种高强度特种钢合金及其制备工艺，其特征在于，所述步骤S3中热轧温度为800℃～900℃，时间为1～2h，精细热轧温度为600℃～800℃，时间为0.5～1h。
6.根据权利要求2所述的一种高强度特种钢合金及其制备工艺，其特征在于，所述步骤S4退火处理温度为500～650℃，然后空气冷却至室温，退火时间1小时。
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