CN106756506A - 农用挠地旋耕刀合金弹簧钢材料 - Google Patents

农用挠地旋耕刀合金弹簧钢材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了农用挠地旋耕刀合金弹簧钢材料，按质量分数计，包括，C 0.50‑0.70％，Mn 0.70‑1.00％，P≤0.04％，S≤0.04％，Ni≤0.40％，Cu≤0.30％，Si 1.00‑1.50％，Cr 0.30‑0.50％；还包括Fe。本发明所述的农用挠地旋耕合金弹簧钢，对相关成分进行微调，并且加入Ti，有效发挥钢中氮的有益作用，细化晶粒，提高钢的强韧性；降低Si含量，增加Cr含量，不仅能够提高弹簧钢的强韧性，还能够解决60Si2Mn加热时的脱碳和晶粒粗化问题。

Description

农用挠地旋耕刀合金弹簧钢材料
技术领域
本发明属于合金钢领域，尤其是涉及农用挠地旋耕刀合金弹簧钢材料。
背景技术
用于农田挠地使用的旋耕机配件，呈刀状，因此称为旋耕刀。目前国内用于制作农用挠地旋耕刀的材料一般为优质碳素结构钢和弹簧钢两大类。合金弹簧钢材料中的60Si2Mn扁钢使用最为广泛。60Si2Mn钢强度、硬度较高，但塑性、韧性较低，同时加热时易脱碳、晶粒粗大。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出农用挠地旋耕刀合金弹簧钢材料，以解决60Si2Mn扁钢塑性、韧性差，加热时易脱碳、晶粒粗大的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
农用挠地旋耕刀合金弹簧钢材料，按质量分数计，包括，C 0.50-0.70％，Mn 0.70-1.00％，P≤0.04％，S≤0.04％，Ni≤0.40％，Cu≤0.30％，Si 1.00-1.50％，Cr 0.30-0.50％；还包括Fe。农用挠地旋耕刀合金弹簧钢材料中可以含有其他不可避免的杂质。
进一步的，按质量分数计，C 0.56-0.62％，Mn 0.75-0.90％，P≤0.035％，S≤0.035％，Ni≤0.35％，Cu≤0.25％，Si 1.20-1.45％，Cr 0.35-0.45％。
进一步的，所述材料中还包括Ti，按质量分数计，Ti含量为:0.01-0.04％。
进一步的，所述材料中Ti含量为:0.015-0.030％。
相对于现有技术，本发明所述的农用挠地旋耕合金弹簧钢具有以下优势：
本发明的农用挠地旋耕合金弹簧钢，对相关成分进行微调，并且加入Ti，有效发挥钢中氮的有益作用，细化晶粒，提高钢的强韧性；降低Si含量，增加Cr含量，不仅能够提高弹簧钢的强韧性，还能够解决60Si2Mn加热时的脱碳和晶粒粗化问题。
具体实施方式
60Si2Mn中Si能够提高强度、硬度，但Si也能在一定程度上对塑性、韧性产生不良影响，含量较高时，还助长钢加热时的脱碳、石墨化和晶粒粗化倾向；与硅相比，铬的突出优点是不致促使钢脱碳和晶粒粗化。因此适当降低Si含量，增加Cr含量，不仅能够提高弹簧钢的强韧性，还能够解决60Si2Mn加热时的脱碳和晶粒粗化问题。
N以间隙原子形式存在于钢中时，易与位错发生交互作用形成柯氏气团，对位错起到钉扎作用，使钢的塑性、韧性降低。但当钢中存在铝、钒、钛、铌等强氮化物形成元素时，钢中的氮大部分将以氮化物或碳氮化物的形式存在，这不仅会降低钢的时效敏感性，而且还可以细化组织，提高钢的强韧性；而Ti是最有效的氮化物或碳氮化物的形成元素，它可同时与钢中氧、硫、氮化合，受脱氧、脱硫影响较小。氮化物或碳氮化物的形成，能够细化晶粒，提高韧性。
实施例1-6及对比例1-6中的弹簧钢均按照现有方法制备，且制备方法相同。实施例1-3中弹簧钢，按质量分数计，各组分的含量分别在C0.56-0.62％，Mn 0.75-0.90％，P≤0.035％，S≤0.035％，Ni≤0.35％，Cu≤0.25％，Si 1.20-1.45％，Cr 0.35-0.45％范围内，余量为Fe。实施例4-6中弹簧钢，按质量分数计，各组分的含量分别在C 0.56-0.62％，Mn0.75-0.90％，P≤0.035％，S≤0.035％，Ni≤0.35％，Cu≤0.25％，Si 1.20-1.45％，Cr0.35-0.45％，Ti 0.015-0.03％范围内，余量为Fe，其中实施例1与实施例4中C、Mn、P、S、Ni、Cu、Si、Cr各组分的含量相同，实施例4中还含有Ti；其中实施例2与实施例5中C、Mn、P、S、Ni、Cu、Si、Cr各组分的含量相同，实施例5中还含有Ti；
其中实施例3与实施例6中C、Mn、P、S、Ni、Cu、Si、Cr各组分的含量相同，实施例6中还含有Ti；实施例1-6中各组份的具体含量如表1所示；对按照实施例1-6的配比生产的弹簧钢按照国标，按照扁钢脱碳、晶粒(奥氏体)、力学性能等指标的试验要求，经精加工后，做相关实验。实验结果如表2所示；实验结果表明：按照实施例4的配比生产的弹簧钢比按照实施例1的配比生产的弹簧钢的脱碳、晶粒(奥氏体)及力学性能实验的结果好；按照实施例5的配比生产的弹簧钢比按照实施例2的配比生产的弹簧钢的脱碳、晶粒(奥氏体)及力学性能实验的结果好；按照实施例6的配比生产的弹簧钢比按照实施例3的配比生产的弹簧钢的脱碳、晶粒(奥氏体)及力学性能实验的结果好；实施例4、实施例5与实施例6相比，按照实施例5的配比生产的弹簧钢的脱碳、晶粒(奥氏体)及力学性能实验的结果最好。
对比例1中弹簧钢的C，Mn，P，S，Cr，Ni，Cu，Ti组分的含量分别与实施例5中相应组分的含量相同；对比例1中弹簧钢的Si含量小于实施例1-6中Si的最小含量1.2，对比例1中Si的含量为0.8；
对比例2中弹簧钢的C，Mn，P，S，Si，Ni，Cu，Ti组分的含量分别与实施例5中相应组分的含量相同；对比例2中弹簧钢的Cr含量大于实施例1-6中Cr的最大含量0.45，对比例2中Cr的含量为0.7；
对比例3中弹簧钢的C，Mn，P，S，Ni，Cu，Ti组分的含量分别与实施例5中相应组分的含量相同；对比例3中弹簧钢的Si，含量小于实施例1-6中Si的最小含量1.2，对比例3中Si的含量为0.8；对比例3中Cr含量大于实施例1-6中Cr的最大含量0.45，对比例3中Cr的含量为0.7；
对比例4中弹簧钢的C，Mn，P，S，Ni，Cu，Cr组分的含量分别与实施例5中相应组分的含量相同；对比例4中弹簧钢的Si，含量小于实施例1-6中Si的最小含量1.2，对比例4中Si的含量为0.8；对比例4中Ti含量为0；
对比例5中弹簧钢的C，Mn，P，S，Ni，Cu，Si组分的含量分别与实施例5中相应组分的含量相同；对比例5中弹簧钢的Cr，含量大于实施例1-6中Cr的最大含量0.45，对比例5中Cr的含量为0.7；对比例5中Ti含量为0；
对比例6中弹簧钢的C，Mn，P，S，Ni，Cu组分的含量分别与实施例5中相应组分的含量相同；对比例6中弹簧钢的Si，含量小于实施例1-6中Si的最小含量1.2，对比例6中Si的含量为0.8；对比例6中Cr含量大于实施例1-6中Cr的最大含量0.45，对比例6中Cr的含量为0.7，对比例6中Ti含量为0。
对比例1-6中各组份的具体含量如表1所示；
对按照对比例1-6的配比生产的弹簧钢按照国标，按照扁钢脱碳、晶粒(奥氏体)、力学性能等指标的试验要求，经精加工后，做相关实验。结果如表2所示。
实施例1-6及对比例1-6的脱碳实验的条件为：将弹簧钢精加工成试样10*10*40mm，试样加热温度1050℃±10℃，保温时间30分钟，按照国标GBT224-2008脱碳金相法进行检测；
奥氏体晶粒度实验的实验条件为：将弹簧钢精加工成试样12*10*10mm, 试样加热温度860℃±10℃，保温时间60分钟。按照国标GBT6394-2002金属平均晶粒度测定方法中的氧化法进行检测；
力学性能的实验条件为：按照国标GBT228.1-2010-2002及GBT1222-2007要求的淬、回火温度下进行检测。
冲击性能的实验条件为：将弹簧钢精加工成试样10*10*55mm,试样加热温度870℃±10℃，回火温度480℃±10℃,在室温20℃下，V型缺口2mm。按照国标GBT229-2007中的金属材料夏比摆锤冲击试验方法进行检测。
比较实施例5及对比例1-6的实验结果，表明：保持对比例1-6中弹簧钢的其他组分的含量不变，改变Ti，Cr，Si中的一种、两种或三种组分的含量，其脱碳、晶粒(奥氏体)及力学性能指标均不如实施例5中弹簧钢的相应性能。因此，当弹簧钢中各组分含量分别为C0.6，Si 1.3，Mn 0.8，P 0.02，S 0.025，Cr 0.4，Ni 0.2，Cu 0.1，Ti 0.02时，其脱碳、晶粒(奥氏体)及力学性能实验效果最好，即在此种条件下，60Si2Mn扁钢最不易脱碳、晶粒最细且韧性塑性最强。
表1
表2
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.农用挠地旋耕刀合金弹簧钢材料，其特征在于：按质量分数计，包括，C 0.50-0.70％，Mn 0.70-1.00％，P≤0.04％，S≤0.04％，Ni≤0.40％，Cu≤0.30％，Si 1.00-1.50％，Cr 0.30-0.50％；还包括Fe。
2.根据权利要求1所述的农用挠地旋耕刀合金弹簧钢材料，其特征在于：按质量分数计，C 0.56-0.62％，Mn 0.75-0.90％，P≤0.035％，S≤0.035％，Ni≤0.35％，Cu≤0.25％，Si 1.20-1.4％，Cr 0.35-0.45％。
3.根据权利要求1所述的农用挠地旋耕刀合金弹簧钢材料，其特征在于：所述材料中还包括Ti，按质量分数计，Ti含量为:0.01-0.04％。
4.根据权利要求3所述的农用挠地旋耕刀合金弹簧钢材料，其特征在于：所述材料中Ti含量为:0.015-0.030％。
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