CN107190213A - 一种细晶粒无铝超高碳低合金钢及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种细晶粒无铝超高碳低合金钢,由以下组分及重量分数组成:C1.45‑1.80%,Mn0.06‑0.21%,Ni0.03‑0.17%,Mo0.01‑0.15%,V0.02‑0.28%,Si0.07‑0.16%,Cr0.04‑0.21%,P<0.15%,S<0.12%,其余为Fe。本发明还涉及一种细晶粒无铝超高碳低合金钢的制备方法。本发明的有益效果是:控制合金元素并结合中温等温热处理,以改善钢的组织,起到细化晶粒、保障材料的优异力学性能;采用不经热变形处理及多重热处理而控制材料的细晶化技术;通过一定的中温等温淬火处理控制材料获得具有细晶化的马氏体/贝氏体复相组织,从而保障超高碳钢具有综合优异力学性能;形成既节能环保,又易于实际控制的超高碳钢细晶化制备技术。
Description
技术领域
本发明涉及高碳钢技术领域,尤其涉及一种细晶粒无铝超高碳低合金钢及制备方法。
背景技术
超高碳钢低合金钢是指碳含量1.0%—2.1%、合金元素含量<5%的铁基合金材料。由于超高碳钢组织结构中易于存在网状或粗大片状碳化物,致使其脆性很高,应用空间受到限制。新近研究表明,通过一定的加工处理,超高碳钢可以具有高的硬度、良好的延展性、耐磨性以及高温下的超塑性,因而彰显广泛的应用前景。已有报道,采用热机械加工+离异共析转变、变质处理+热处理以及多重热处理等方法可以改善超高碳钢的组织结构。所报道的技术,一是通过热机械加工或变质处理以改善碳化物的结构状态;二是通过多重循环热处理工艺来调整碳化物的结构状态,工艺过程复杂且能量耗损高。本文针对一种无铝超高碳钢,尝试通过调节热处理工艺参数控制组织结构,使材料具备优异的综合力学性能。
发明内容
本发明的目的在于,克服现有技术的不足之处,提供一种细晶粒超高碳低合金钢,还提供一种细晶粒超高碳低合金钢的制备方法,控制合金元素并结合中温等温热处理,以改善钢的组织,起到细化晶粒、保障材料的优异力学性能;采用不经热变形处理及多重热处理而控制材料的细晶化技术;通过一定的中温等温淬火处理控制材料获得具有细晶化的马氏体/贝氏体复相组织,从而保障超高碳钢具有综合优异力学性能;形成既节能环保,又易于实际控制的超高碳钢细晶化制备技术。
一种细晶粒无铝超高碳低合金钢,由以下组分及重量分数组成:
C1.45-1.80%,Mn0.06-0.21%,Ni0.03-0.17%,Mo0.01-0.15%,V0.02-0.28%,Si0.07-0.16%,Cr0.04-0.21%,P<0.15%,S<0.12%,其余为Fe。
优选地,一种细晶粒无铝超高碳低合金钢,由以下组分及含量组成:
C1.56-1.80%,Mn0.09-0.15%,Ni0.04-0.16%,Mo0.03-0.11%,V0.07-0.23%,Si0.11-0.16%,Cr0.07-0.18%,P<0.15%,S<0.22%,其余为Fe。
进一步优选地,一种细晶粒无铝超高碳低合金钢,由以下组分及含量组成:
C1.67-1.80%,Mn0.12-0.15%,Ni0.08-0.13%,Mo0.06-0.10%,V0.11-0.17%,Si0.13-0.14%,Cr0.10-0.13%,P<0.15%,S<0.22%,其余为Fe。
再进一步优选地,一种细晶粒无铝超高碳低合金钢,由以下组分及含量组成:
C1.72-1.80%,Mn0.13-0.15%,Ni0.11-0.13%,Mo0.07-0.10%,V0.13-0.16%,Si0.13-0.14%,Cr0.10-0.12%,P<0.15%,S<0.22%,其余为Fe。
本发明还提供一种细晶粒无铝超高碳低合金钢的制备方法,包括以下步骤:
a.前期准备:将C和Fe根据重量分数配比好,放入熔融炉内;
b.熔融:升温,使炉内温度达到1000-1200℃,处理时间为2小时;
c.初期热处理:降温,使炉内温度达到900-950℃,依顺序依次加入配好的Mn、Ni、Mo、V和Cr,处理时间为0.5小时,并在该温度下对无铝超高碳低合金钢进行等温退火处理,处理时间为3小时;
d.中期热处理:降温,使炉内温度达到800-850℃,依顺序依次加入配好的Si、P和S,处理时间为0.5小时,并在该温度下对无铝超高碳低合金钢进行等温处理,处理时间为1小时;
e.后期热处理:降温,使炉内温度从800-850℃冷却到300-360℃,冷却速度为12-20℃/s,进行中温等温处理,等温处理时间为1-1.5小时,使处理后的材料获得具有细晶化的马氏体/贝氏体复相组织,等温处理后水冷至室温即可结构合理,稳定性高,隔热保温效果好,避免资源不能充分利用。
本发明的有益效果是:控制合金元素并结合中温等温热处理,以改善钢的组织,起到细化晶粒、保障材料的优异力学性能;采用不经热变形处理及多重热处理而控制材料的细晶化技术;通过一定的中温等温淬火处理控制材料获得具有细晶化的马氏体/贝氏体复相组织,从而保障超高碳钢具有综合优异力学性能;形成既节能环保,又易于实际控制的超高碳钢细晶化制备技术。
具体实施方式
一种细晶粒无铝超高碳低合金钢,由以下组分及重量分数组成:
C1.45-1.80%,Mn0.06-0.21%,Ni0.03-0.17%,Mo0.01-0.15%,V0.02-0.28%,Si0.07-0.16%,Cr0.04-0.21%,P<0.15%,S<0.12%,其余为Fe。
优选地,一种细晶粒无铝超高碳低合金钢,由以下组分及含量组成:
C1.56-1.80%,Mn0.09-0.15%,Ni0.04-0.16%,Mo0.03-0.11%,V0.07-0.23%,Si0.11-0.16%,Cr0.07-0.18%,P<0.15%,S<0.22%,其余为Fe。
进一步优选地,一种细晶粒无铝超高碳低合金钢,由以下组分及含量组成:
C1.67-1.80%,Mn0.12-0.15%,Ni0.08-0.13%,Mo0.06-0.10%,V0.11-0.17%,Si0.13-0.14%,Cr0.10-0.13%,P<0.15%,S<0.22%,其余为Fe。
再进一步优选地,一种细晶粒无铝超高碳低合金钢,由以下组分及含量组成:
C1.72-1.80%,Mn0.13-0.15%,Ni0.11-0.13%,Mo0.07-0.10%,V0.13-0.16%,Si0.13-0.14%,Cr0.10-0.12%,P<0.15%,S<0.22%,其余为Fe。
本发明还提供一种细晶粒无铝超高碳低合金钢的制备方法,包括以下步骤:
a.前期准备:将C和Fe根据重量分数配比好,放入熔融炉内;
b.熔融:升温,使炉内温度达到1000-1200℃,处理时间为2小时;
c.初期热处理:降温,使炉内温度达到900-950℃,依顺序依次加入配好的Mn、Ni、Mo、V和Cr,处理时间为0.5小时,并在该温度下对无铝超高碳低合金钢进行等温退火处理,处理时间为3小时;
d.中期热处理:降温,使炉内温度达到800-850℃,依顺序依次加入配好的Si、P和S,处理时间为0.5小时,并在该温度下对无铝超高碳低合金钢进行等温处理,处理时间为1小时;
e.后期热处理:降温,使炉内温度从800-850℃冷却到300-360℃,冷却速度为12-20℃/s,进行中温等温处理,等温处理时间为1-1.5小时,使处理后的材料获得具有细晶化的马氏体/贝氏体复相组织,等温处理后水冷至室温即可结构合理,稳定性高,隔热保温效果好,避免资源不能充分利用。
本发明的有益效果是:控制合金元素并结合中温等温热处理,以改善钢的组织,起到细化晶粒、保障材料的优异力学性能;采用不经热变形处理及多重热处理而控制材料的细晶化技术;通过一定的中温等温淬火处理控制材料获得具有细晶化的马氏体/贝氏体复相组织,从而保障超高碳钢具有综合优异力学性能;形成既节能环保,又易于实际控制的超高碳钢细晶化制备技术。
Claims (5)
1.一种细晶粒无铝超高碳低合金钢,其特征在于,由以下组分及重量分数组成:
C1.45-1.80%,Mn0.06-0.21%,Ni0.03-0.17%,Mo0.01-0.15%,V0.02-0.28%,Si0.07-0.16%,Cr0.04-0.21%,P<0.15%,S<0.12%,其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种细晶粒无铝超高碳低合金钢,其特征在于,由以下组分及含量组成:
C1.56-1.80%,Mn0.09-0.15%,Ni0.04-0.16%,Mo0.03-0.11%,V0.07-0.23%,Si0.11-0.16%,Cr0.07-0.18%,P<0.15%,S<0.22%,其余为Fe。
3.根据权利要求2所述的一种细晶粒无铝超高碳低合金钢,其特征在于,由以下组分及含量组成:
C1.67-1.80%,Mn0.12-0.15%,Ni0.08-0.13%,Mo0.06-0.10%,V0.11-0.17%,Si0.13-0.14%,Cr0.10-0.13%,P<0.15%,S<0.22%,其余为Fe。
4.根据权利要求3所述的一种细晶粒无铝超高碳低合金钢,其特征在于,由以下组分及含量组成:
C1.72-1.80%,Mn0.13-0.15%,Ni0.11-0.13%,Mo0.07-0.10%,V0.13-0.16%,Si0.13-0.14%,Cr0.10-0.12%,P<0.15%,S<0.22%,其余为Fe。
5.根据权利要求1-4所述的一种细晶粒无铝超高碳低合金钢的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
a.前期准备:将C和Fe根据重量分数配比好,放入熔融炉内;
b.熔融:升温,使炉内温度达到1000-1200℃,处理时间为2小时;
c.初期热处理:降温,使炉内温度达到900-950℃,依顺序依次加入配好的Mn、Ni、Mo、V和Cr,处理时间为0.5小时,并在该温度下对无铝超高碳低合金钢进行等温退火处理,处理时间为3小时;
d.中期热处理:降温,使炉内温度达到800-850℃,依顺序依次加入配好的Si、P和S,处理时间为0.5小时,并在该温度下对无铝超高碳低合金钢进行等温处理,处理时间为1小时;
e.后期热处理:降温,使炉内温度从800-850℃冷却到300-360℃,冷却速度为12-20℃/s,进行中温等温处理,等温处理时间为1-1.5小时,使处理后的材料获得具有细晶化的马氏体/贝氏体复相组织,等温处理后水冷至室温即可。
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2017
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