CN113403530A - 一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其特征在于，是由含有如下按质量百分比计的化学成分的钢锭制成：C＝0.25～0.35％，Si＝0.25～0.45％，Mn＝0.4～0.7％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.2～0.4％，Ni＝0.1～0.2％，Mo＝0.1～0.3％，Pr＝0.03～0.06％，Co＝0.01～0.03％，Sr＝0.02～0.05％，Ga＝0.03～0.06％，Re＝0.01～0.03％，余量为铁；其制备方法包括步骤S1、采用连铸连轧制备合金钢锻圆；步骤S2、合金钢锻圆进行表面处理；步骤S3、热处理。本发明提供的高强度耐腐蚀合金钢锻圆制备方法工艺简单，操作控制方便，产品合格率高，制备效率高，耗能低；通过该制备方法制备得到的高强度耐腐蚀合金钢锻圆耐低温冲击性能、耐热强性能和耐腐蚀性能大，强度高，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及合金钢锻圆加工制造技术领域，尤其涉及一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆及其制备方法。
背景技术
近年来，随着我国装备制造业各相关产业的快速发展，对钢材的需求量在不断攀升，同时对钢材的综合性能也提出了越来越高的要求，利用现有的锻造和热处理方法所生产制造出来的锻圆材料，所实现的各项性能指标很难同时达到重载齿轮用钢所需要满足的要求，因此，开发综合性能佳，制备工艺简单的合金钢锻圆势在必行。
合金钢锻圆依据应用场景不同会有不同的性能要求，如耐低温冲击性能、耐热强性能和耐腐蚀性能大，强度高等。其中强度和耐腐蚀性能是所有锻圆都应该具备的基本性能，它们已经成为评价合金钢锻圆品位的两项重要指标。现有的合金锻圆由于钢锭配方、锻造工艺、热处理方式的选取问题往往呈现强度不足，抗冲击性能差，耐腐蚀性能有待进一步提高的缺陷。
例如，中国专利文献CN 109022738 B涉及一种耐低温冲击CrMo合金钢锻圆的制备方法，其制备对象包括牌号为AISI 4130、4130和30CrMo的合金钢，采用的工艺路线包括将钢锭经多段加热至1180～1230℃，保温3～6.5小时，然后在1200～800℃下锻压成型，实施空冷；再经900±10℃温度下正火、880±10℃温度下水中淬火和670±10℃温度下的高温回火处理，使锻圆内部获得综合性能良好的回火索氏体组织，有效解决了在-60℃低温环境下的冲击韧性Akv要求达到30J以上的技术要求。然而，其抗拉强度和耐腐蚀性能有待进一步提高。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆及其制备方法，该制备方法工艺简单，操作控制方便，产品合格率高，制备效率高，耗能低；通过该制备方法制备得到的高强度耐腐蚀合金钢锻圆耐低温冲击性能、耐热强性能和耐腐蚀性能大，强度高，使用寿命长。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其特征在于，是由含有如下按质量百分比计的化学成分的钢锭制成：C＝0.25～0.35％，Si＝0.25～0.45％，Mn＝0.4～0.7％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.2～0.4％，Ni＝0.1～0.2％，Mo＝0.1～0.3％，Pr＝0.03～0.06％，Co＝0.01～0.03％，Sr＝0.02～0.05％，Ga＝0.03～0.06％，Re＝0.01～0.03％，余量为铁。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述高强度耐腐蚀合金钢锻圆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、采用连铸连轧制备合金钢锻圆；
步骤S2、合金钢锻圆进行表面处理：将合金钢锻圆应用清扫机清扫，并用洗涤剂洗涤，在100-110℃下干燥至恒重；
步骤S3、热处理：对合金钢锻圆依次进行正火、回火、淬火、退火处理，得到所述高强度耐腐蚀合金钢锻圆。
优选的，步骤S1中所述连铸连轧的工艺具体为：连铸时前箱竖炉温度控制为1050～1250℃；保温炉温度为850～950℃，铸造冷却水温20～25℃；铸机出口板带温度边部为680～780℃；终轧温度控制在550～650℃，清洗管温度为70-80℃；
优选的，步骤S1中洗涤剂包括如下按重量份计的各组分制成：N,N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸3-5份、超支化磺酸盐表面活性剂2-4份、水60-80份。
优选的，所述超支化磺酸盐表面活性剂的制备方法参见CN102690641A实施例1。
优选的，步骤S3中所述正火温度580-680℃，保温时间为30-40分钟；所述回火温度为400-600℃，保温时间1-2小时。
优选的，步骤S3中所述淬火是加热至850～900℃后，以平均冷却速度33-38℃/秒冷却至室温即可；所述退火具体为退火温度为500-550℃，退火时间1-2小时。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆及其制备方法，该制备方法工艺简单，操作控制方便，产品合格率高，制备效率高，耗能低；通过该制备方法制备得到的高强度耐腐蚀合金钢锻圆耐低温冲击性能、耐热强性能和耐腐蚀性能大，强度高，使用寿命长。
具体实施方式
下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。
一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其特征在于，是由含有如下按质量百分比计的化学成分的钢锭制成：C＝0.25～0.35％，Si＝0.25～0.45％，Mn＝0.4～0.7％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.2～0.4％，Ni＝0.1～0.2％，Mo＝0.1～0.3％，Pr＝0.03～0.06％，Co＝0.01～0.03％，Sr＝0.02～0.05％，Ga＝0.03～0.06％，Re＝0.01～0.03％，余量为铁。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述高强度耐腐蚀合金钢锻圆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、采用连铸连轧制备合金钢锻圆；
步骤S2、合金钢锻圆进行表面处理：将合金钢锻圆应用清扫机清扫，并用洗涤剂洗涤，在100-110℃下干燥至恒重；
步骤S3、热处理：对合金钢锻圆依次进行正火、回火、淬火、退火处理，得到所述高强度耐腐蚀合金钢锻圆。
优选的，步骤S1中所述连铸连轧的工艺具体为：连铸时前箱竖炉温度控制为1050～1250℃；保温炉温度为850～950℃，铸造冷却水温20～25℃；铸机出口板带温度边部为680～780℃；终轧温度控制在550～650℃，清洗管温度为70-80℃；
优选的，步骤S1中洗涤剂包括如下按重量份计的各组分制成：N,N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸3-5份、超支化磺酸盐表面活性剂2-4份、水60-80份。
优选的，所述超支化磺酸盐表面活性剂的制备方法参见CN102690641A实施例1。
优选的，步骤S3中所述正火温度580-680℃，保温时间为30-40分钟；所述回火温度为400-600℃，保温时间1-2小时。
优选的，步骤S3中所述淬火是加热至850～900℃后，以平均冷却速度33-38℃/秒冷却至室温即可；所述退火具体为退火温度为500-550℃，退火时间1-2小时。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆及其制备方法，该制备方法工艺简单，操作控制方便，产品合格率高，制备效率高，耗能低；通过该制备方法制备得到的高强度耐腐蚀合金钢锻圆耐低温冲击性能、耐热强性能和耐腐蚀性能大，强度高，使用寿命长。
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1
本例提供一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其特征在于，是由含有如下按质量百分比计的化学成分的钢锭制成：C＝0.25％，Si＝0.25％，Mn＝0.4％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.2％，Ni＝0.1％，Mo＝0.1％，Pr＝0.03％，Co＝0.01％，Sr＝0.02％，Ga＝0.03％，Re＝0.01％，余量为铁。
一种所述高强度耐腐蚀合金钢锻圆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、采用连铸连轧制备合金钢锻圆；
步骤S2、合金钢锻圆进行表面处理：将合金钢锻圆应用清扫机清扫，并用洗涤剂洗涤，在100℃下干燥至恒重；
步骤S3、热处理：对合金钢锻圆依次进行正火、回火、淬火、退火处理，得到所述高强度耐腐蚀合金钢锻圆。
步骤S1中所述连铸连轧的工艺具体为：连铸时前箱竖炉温度控制为1050℃；保温炉温度为850℃，铸造冷却水温20℃；铸机出口板带温度边部为680℃；终轧温度控制在550℃，清洗管温度为70℃；
步骤S1中洗涤剂包括如下按重量份计的各组分制成：N,N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸3份、超支化磺酸盐表面活性剂2份、水60份。
步骤S3中所述正火温度580℃，保温时间为30分钟；所述回火温度为400℃，保温时间1小时。
步骤S3中所述淬火是加热至850℃后，以平均冷却速度33-38℃/秒冷却至室温即可；所述退火具体为退火温度为500℃，退火时间1小时。
实施例2
本例提供一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，由含有如下按质量百分比计的化学成分的钢锭制成：C＝0.29％，Si＝0.3％，Mn＝0.5％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.25％，Ni＝0.13％，Mo＝0.15％，Pr＝0.04％，Co＝0.015％，Sr＝0.03％，Ga＝0.04％，Re＝0.015％，余量为铁。
实施例3
本例提供一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，由含有如下按质量百分比计的化学成分的钢锭制成：C＝0.3％，Si＝0.35％，Mn＝0.55％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.3％，Ni＝0.15％，Mo＝0.2％，Pr＝0.045％，Co＝0.02％，Sr＝0.035％，Ga＝0.045％，Re＝0.02％，余量为铁。
实施例4
本例提供一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，由含有如下按质量百分比计的化学成分的钢锭制成：C＝0.33％，Si＝0.4％，Mn＝0.65％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.35％，Ni＝0.18％，Mo＝0.25％，Pr＝0.055％，Co＝0.025％，Sr＝0.045％，Ga＝0.055％，Re＝0.025％，余量为铁。
实施例5
本例提供一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，由含有如下按质量百分比计的化学成分的钢锭制成：C＝0.35％，Si＝0.45％，Mn＝0.7％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.4％，Ni＝0.2％，Mo＝0.3％，Pr＝0.06％，Co＝0.03％，Sr＝0.05％，Ga＝0.06％，Re＝0.03％，余量为铁。
对比例1
本例提供一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加Sr；热处理不包括正火处理。
对比例2
本例提供一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加Ga；热处理不包括回火处理。
对比例3
本例提供一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是，没有添加Re；热处理不包括淬火处理。
为了进一步说明本申请各实施例产品的有益技术效果，对各例制成的高强度耐腐蚀合金钢锻圆进行相关性能测试，测试结果见表1。
表1
| 项目 | 腐蚀速率(g/m<sup>2</sup>·h) | 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) |
| 实施例1 | 0.0558 | 722 | 605 |
| 实施例2 | 0.0543 | 729 | 612 |
| 实施例3 | 0.0630 | 737 | 621 |
| 实施例4 | 0.0617 | 747 | 629 |
| 实施例5 | 0.0506 | 754 | 635 |
| 对比例1 | 0.0812 | 695 | 557 |
| 对比例2 | 0.0805 | 681 | 549 |
| 对比例3 | 0.0816 | 677 | 543 |
从表1数据可以看出，本申请实施例中产品较对比例具有更高的强度和耐腐蚀性能，这是合金配方和各步骤共同作用的结果。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据依据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其特征在于，是由含有如下按质量百分比计的化学成分的钢锭制成：C＝0.25～0.35％，Si＝0.25～0.45％，Mn＝0.4～0.7％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr＝0.2～0.4％，Ni＝0.1～0.2％，Mo＝0.1～0.3％，Pr＝0.03～0.06％，Co＝0.01～0.03％，Sr＝0.02～0.05％，Ga＝0.03～0.06％，Re＝0.01～0.03％，余量为铁。
2.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其特征在于，所述高强度耐腐蚀合金钢锻圆的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、采用连铸连轧制备合金钢锻圆；
步骤S2、合金钢锻圆进行表面处理：将合金钢锻圆应用清扫机清扫，并用洗涤剂洗涤，在100-110℃下干燥至恒重；
步骤S3、热处理：对合金钢锻圆依次进行正火、回火、淬火、退火处理，得到所述高强度耐腐蚀合金钢锻圆。
3.根据权利要求2所述的高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其特征在于，步骤S1中所述连铸连轧的工艺具体为：连铸时前箱竖炉温度控制为1050～1250℃；保温炉温度为850～950℃，铸造冷却水温20～25℃；铸机出口板带温度边部为680～780℃；终轧温度控制在550～650℃，清洗管温度为70-80℃。
4.根据权利要求2所述的高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其特征在于，步骤S1中洗涤剂包括如下按重量份计的各组分制成：N,N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸3-5份、超支化磺酸盐表面活性剂2-4份、水60-80份。
5.根据权利要求2所述的高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其特征在于，步骤S3中所述正火温度580-680℃，保温时间为30-40分钟；所述回火温度为400-600℃，保温时间1-2小时。
6.根据权利要求2所述的高强度耐腐蚀合金钢锻圆，其特征在于，步骤S3中所述淬火是加热至850～900℃后，以平均冷却速度33-38℃/秒冷却至室温即可；所述退火具体为退火温度为500-550℃，退火时间1-2小时。
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