CN112030069A - 一种碳铌钛复合强化非调钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及非调质钢技术领域，且公开了一种碳铌钛复合强化非调钢，各元素组成按质量百分比如下：碳：0.2‑0.5%；硅：0.5‑0.7%；锰：0.6‑1.6%；铬：0.05‑0.3%；硫：0.04‑0.065%；钒：0.01‑0.15%；铌：0.005‑0.075%；钛：0.01‑0.03%；氮：0.01‑0.1%；磷：0.03‑0.04%，余下材料为铁以及无法避免的杂质。本发明通过碳铌钛复合强化非调钢原料中的碳化物和氮化物按钒、铌、钛的顺序逐渐溶入奥氏体中，奥氏体晶粒粗大，这就导致相变后珠光体百分数、珠光体团直径和渗碳体片厚增大,铁素体含量减小，溶解在奥氏体中的微合金元素碳氮化物在冷却过程中析出，故随着加热温度的升高，碳铌钛复合强化非调钢的强度增加，塑性和韧性降低，韧脆转变温度升高，变形量和变形速率增大引起奥氏体晶粒更加碎化。

Description

一种碳铌钛复合强化非调钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及非调质钢技术领域，具体为一种碳铌钛复合强化非调钢及其生产方法。

背景技术

非调质钢是在中碳锰钢的基础上加入钒、钛、铌微合金化元素，使其在加热过程中溶于奥氏体中，因奥氏体中的钒、钛、铌的固溶度随着冷却而减小，微合金元素钒、钛、铌将以细小的碳化物的氮化物形式在先析出的铁素体和珠光体中析出，这些析出物与母相保持共格关系，使钢强化，这类钢在热轧状态、锻造状态或正火状态的力学性能既缩短了生产周期，又节省了能源，非调质钢的力学性能取决于基体显微组织和析出相的强化，非调质钢分为热锻用非调质钢、直接切削用非调质钢、冷作强化非调质钢和高韧性调质钢，但是目前应用量大且面广的是珠光体-铁素体型非调质钢在同样的强度级别下，其韧性相对比调质钢的韧性来说比较低，针对上述问题，本发明提供一种碳铌钛复合强化非调钢及其生产方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种碳铌钛复合强化非调钢及其生产方法，解决了上述背景技术提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种碳铌钛复合强化非调钢，各元素组成按质量百分比如下：碳：0.2-0.5%；硅：0.5-0.7%；锰：0.6-1.6%；铬：0.05-0.3%；硫：0.04-0.065%；钒：0.01-0.15%；铌：0.005-0.075%；钛：0.01-0.03%；氮：0.01-0.1%；磷：0.03-0.04%，余下材料为铁以及无法避免的杂质。

优选的，所述钛在碳铌钛复合强化非调钢中以碳化钛或单元素钛形式存在。

优选的，所述碳铌钛复合强化非调钢的平均有效晶粒尺寸小于6μm，且组织晶粒度达到6.0-5.0级。

优选的，所述碳铌钛复合强化非调钢的抗拉强度达到980MPa，且碳铌钛复合强化非调钢在室温条件下的夏比冲击功达到60J。

优选的，所述钒常规加入量为0.1%，根据实际的生产需求差异添加量在0.05-0.20%之间。

优选的，所述铌的添加量要等于钒添加量的一半，且生产过程中不能单独加入铌。

一种如权利要求1-6任一所述的一种碳铌钛复合强化非调钢及其生产方法，包括以下操作步骤：

第一步：将碳铌钛复合强化非调钢的原料放入到冶炼炉中进行冶炼，并最终获得合金锭，待下道工序加工；

第二步：利用锻造设备，将上述的合金锭锻造成棒材，锻造过程中始锻温度高于1175℃，终锻温度975℃；

第三步：对锻造工序加工完成后的棒材进行冷却至室温，且冷却过程中先空冷至700～750℃，然后以匀速以3℃/min冷却至450℃以下;

第四步：对最终获得的棒材成品，取样检测，获得其抗拉强度以及夏比冲击功的具体数据，验证和对不足进行改善。

与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过碳铌钛复合强化非调钢原料中的碳化物和氮化物按钒、铌、钛的顺序逐渐溶入奥氏体中，奥氏体晶粒粗大，这就导致相变后珠光体百分数、珠光体团直径和渗碳体片厚增大,铁素体含量减小，溶解在奥氏体中的微合金元素碳氮化物在冷却过程中析出，故随着加热温度的升高，碳铌钛复合强化非调钢的强度增加，塑性和韧性降低，韧脆转变温度升高，变形量和变形速率增大引起奥氏体晶粒更加碎化，铁素体百分数增加，铁素体和珠光体团尺寸减小，细小的组织使强度和韧性同时上升。

2、本发明通过使钛在碳铌钛复合强化非调钢中以碳化钛或钛形式存在，可阻止奧氏体长大的作用，可以细化晶粒，而所添加的铌与钒配合，既能提高钢的强度又能改善钢的韧性，这是因为钒固溶温度低可以起沉淀强化作用，而铌在普通锻造加热温度下大都不溶解，可以起细化晶粒作用。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如下将具体描述本发明的优选实施例；

一种碳铌钛复合强化非调钢，其组成按质量百分比为：碳：0.5%；硅：0.6%；锰：0.9%；铬：0.15%；硫：0.055%；钒：0.08%；铌：0.04%；钛：0.016%；氮：0.09%；磷：0.035%，余下材料为铁以及无法避免的杂质。

其中，所述钛在碳铌钛复合强化非调钢中以碳化钛或单元素钛形式存在，具有阻止奧氏体长大的作用，可以细化晶粒。

其中，所述碳铌钛复合强化非调钢的平均有效晶粒尺寸小于6μm，且组织晶粒度达到6.0-5.0级。

其中，所述碳铌钛复合强化非调钢的抗拉强度达到980MPa，且碳铌钛复合强化非调钢在室温条件下的夏比冲击功达到60J。

其中，所述钒常规加入量为0.1%，根据实际的生产需求差异添加量在0.05-0.20%之间，固溶于奥氏体中的钒，在冷却过程中，会有少量钒的碳化物析出，随着钒的添加，沉淀相体积分数增加，沉淀相的密度增加和间距减小，因此添加钒可提高碳铌钛复合强化非调钢的强度。

其中，所述铌的添加量要等于钒添加量的一半，且生产过程中不能单独加入铌，铌和钒复合添加时，既能提高钢的强度又能改善钢的韧性，而且铌在普通锻造加热温度下大都不溶解，可以起细化晶粒作用。

一种如权利要求1-6任一所述的一种碳铌钛复合强化非调钢及其生产方法，包括以下操作步骤：

第一步：将碳铌钛复合强化非调钢的原料放入到冶炼炉中进行冶炼，并最终获得合金锭，待下道工序加工；

第二步：利用锻造设备，将上述的合金锭锻造成棒材，锻造过程中始锻温度高于1175℃，终锻温度975℃；

第三步：对锻造工序加工完成后的棒材进行冷却至室温，且冷却过程中先空冷至700～750℃，然后匀速以3℃/min冷却至450℃以下;

第四步：对最终获得的棒材成品，取样检测，获得其抗拉强度以及夏比冲击功的具体数据，验证和对不足进行改善。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种碳铌钛复合强化非调钢，其特征在于：各元素组成按质量百分比如下：碳：0.2-0.5%；硅：0.5-0.7%；锰：0.6-1.6%；铬：0.05-0.3%；硫：0.04-0.065%；钒：0.01-0.15%；铌：0.005-0.075%；钛：0.01-0.03%；氮：0.01-0.1%；磷：0.03-0.04%，余下材料为铁以及无法避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种碳铌钛复合强化非调钢，其特征在于：所述钛在碳铌钛复合强化非调钢中以碳化钛或单元素钛形式存在。

3.根据权利要求1所述的一种碳铌钛复合强化非调钢，其特征在于：所述碳铌钛复合强化非调钢的平均有效晶粒尺寸小于6μm，且组织晶粒度达到6.0-5.0级。

4.根据权利要求1所述的一种碳铌钛复合强化非调钢，其特征在于：所述碳铌钛复合强化非调钢的抗拉强度达到980MPa，且碳铌钛复合强化非调钢在室温条件下的夏比冲击功达到60J。

5.根据权利要求1所述的一种碳铌钛复合强化非调钢，其特征在于：所述钒常规加入量为0.1%，根据实际的生产需求差异添加量在0.05-0.20%之间。

6.根据权利要求1所述的一种碳铌钛复合强化非调钢，其特征在于：所述铌的添加量要等于钒添加量的一半，且生产过程中不能单独加入铌。

7.一种如权利要求1-6任一所述的一种碳铌钛复合强化非调钢及其生产方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

第一步：将碳铌钛复合强化非调钢的原料放入到冶炼炉中进行冶炼，并最终获得合金锭，待下道工序加工；

第二步：利用锻造设备，将上述的合金锭锻造成棒材，锻造过程中始锻温度高于1175℃，终锻温度975℃；

第三步：对锻造工序加工完成后的棒材进行冷却至室温，且冷却过程中先空冷至700～750℃，然后以匀速以3℃/min冷却至450℃以下;

第四步：对最终获得的棒材成品，取样检测，获得其抗拉强度以及夏比冲击功的具体数据，验证和对不足进行改善。