CN114262851A - 一种热锻用高强韧非调质钢、圆钢及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热锻用高强韧非调质钢，其除了Fe和不可避免的杂质以外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：C：0.35‑0.45％；Si：0.40‑0.70％；Mn：1.30‑1.65％；S：0.030‑0.065％；Cr：0.10‑0.25％；Ni：0.05‑0.20％；Mo：0.02‑0.06％；V：0.07‑0.2％；Ti：0.010‑0.025％；N：0.008‑0.015％；Al：0.010‑0.035％。此外，本发明还公开了一种圆钢，其采用上述的热锻用高强韧非调质钢制得，相应地，本发明公开了上述圆钢的制造方法，其包括步骤：(1)冶炼、精炼和连铸；(2)热轧、精整。本发明所述的热锻用高强韧非调质钢不仅具有较高的强度，还具有良好塑韧性和切削加工性能，其适用性广泛，可以作为汽车零部件材料有效应用于汽车行业中。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢种及其制造方法，尤其涉及一种高强度钢及其制造方法。
背景技术
非调质钢起源于第二次能源危机，随后在欧洲得到了快速发展。在德国汽车行业中，曲轴、连杆、前轴、半轴等锻件70％以上采用非调质钢制造；在日本汽车行业中，三菱汽车转向系统和传动系统所用的热锻调质件几乎全部非调质化了，丰田、住友等公司有90％的曲轴、75％的连杆用非调质钢制造。伴随着各国对非调质钢的重视，逐步建立了相应的非调质钢标准。
近年来，随着汽车行业的快速发展，市场对于汽车安全性、稳定性以及能耗等指标要求要求越来越高。相应地，也对应用于汽车上的汽车零部件提出了更高的要求，要求汽车零部件具有可靠、环保与减重等性能。
汽车曲轴等热锻用非调质钢是在低、中碳锰钢中添加合金元素，通过细晶强韧化，沉淀析出强化，使其强度达到调质钢的水平，又有一定的塑韧性，由于非调质钢经过高温加热之后直接加工使用，因此，其冲击韧性略差于调质钢。汽车零部件的加工制造以数控机床为中心，对材料的切削性能提出越来越高的要求,因此高强韧性的易切削非调质钢成为汽车零部件的最佳选择。含硫钢的切削加工性能随着硫含量的增加而改善，然而硫含量过高会带来轧制及锻造加工过程中的热脆现象。因此，本发明的目的在于提供一种含硫的热锻用高强韧性非调质钢。
公开号为CN108611562A，公开日为2018年10月02日，名称为“一种含硫铝镇静非调质钢及其硫化物形貌控制方法”的中国专利文献公开了一种含硫铝镇静非调质钢，其包括如下重量百分比的化学元素：C：0.30～0.50％，Si：0.45～0.75％，Mn：1.20～1.60％，V：0.10～0.30％，Ti：0.010～0.050％，Cr：0.10～0.50％，S：0.020～0.080％，Al：0.015～0.060％，Te：0.005～0.040％，[N]：0.010～0.015％，P≤0.015％，T.O≤0.0012％，Ni≤0.30％，Mo≤0.15％，Cu≤0.25％，As≤0.010％，Sn≤0.010％，Sb≤0.010％，Pb≤0.005％，余为Fe及不可避免的杂质。从该发明文献的实施例来看，其室温冲击功低于31J，冲击韧性不高。
公开号为CN107587076A，公开日为2018年01月16日，名称为“曲轴用大直径铁素体+珠光体型非调质钢棒材的生产方法”的中国专利文献公开了一种曲轴用大直径铁素体+珠光体型非调质钢棒材的生产方法，其特征在于棒材直径150-170mm，组织要求为铁素体+珠光体，心部原奥氏体晶粒度不小于6.0级、铁素体比例不小于25％，组织均匀，无异常粗大晶粒，带状组织不大于2.0级；所述非调质钢的化学成分质量百分比为：0.34％～0.42％C、0.35％～0.85％Si、1.00％～2.00％Mn、0.10％～0.40％Cr、0.010％～0.050％S、0.003％～0.020％Al、V+Nb+Ti≤0.015％、0.010％～0.040％N、P≤0.030％、Cu≤0.25％、Mo≤0.1％、Ni≤0.30％。从该专利的实施例来看，其主要是在某一种成分上，提供了系列的控制组织、晶粒度的轧制方法。
公开号为CN103562426A，公开日为2014年02月05日，名称为“非调质钢以及非调质钢部件”的中国专利文献公开了一种非调质钢以及非调质钢部件，具有下述化学组成：以质量％计含有C：0.27～0.40％、Si：0.15～0.70％、Mn：0.55～1.50％、P：0.010～0.070％、S：0.05～0.15％、Cr：0.10～0.60％、V：0.030～0.150％、Ti：0.100～0.2％以下、Al：0.002～0.050％以及N：0.002～0.020％，该钢可在进行热锻而成形为规定形状之后被断裂分割，适合用作需要高疲劳强度的汽车发动机用连杆等非调质钢部件的原材料。其室温冲击功仅1-7J/cm2，冲击韧性较差。
由此可见，现有技术中的非调质钢仍然存在产品强度不足，或者高强度低塑韧性的问题。基于此，为了克服现有技术中的缺陷，本发明期望获得一种热锻用高强韧非调质钢，其不仅具有较高的强度，还具有良好塑韧性和切削加工性能，其适用性广泛，可以作为汽车零部件材料有效应用于汽车行业中。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种热锻用高强韧非调质钢，该热锻用高强韧非调质钢通过合理的合金成分调整，并结合V、Ti、Al、N的析出强化及细晶强化作用，在保证强度的前提下，提高了材料热锻后的冲击韧性；同时，钢中还添加了适量的S，以满足材料的切削加工性能要求。该热锻用高强韧非调质钢，在具有较高强度的同时，还具备良好塑韧性和切削加工性能，其适用性广泛，具有良好的使用前景和价值，其可以作为汽车零部件材料有效应用于汽车行业中。
为了实现上述目的，本发明提出了一种热锻用高强韧非调质钢，其除了Fe以及不可避免的杂质以外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：
C：0.35-0.45％；Si：0.40-0.70％；Mn：1.30-1.65％；S：0.030-0.065％；Cr：0.10-0.25％；Ni：0.05-0.20％；Mo：0.02-0.06％；V：0.07-0.2％；Ti：0.010-0.025％；N：0.008-0.015％；Al：0.010-0.035％。
进一步地，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，其各化学元素质量百分比为：
C：0.35-0.45％；Si：0.40-0.70％；Mn：1.30-1.65％；S：0.030-0.065％；Cr：0.10-0.25％；Ni：0.05-0.20％；Mo：0.02-0.06％；V：0.07-0.2％；Ti：0.010-0.025％；N：0.008-0.015％；Al：0.010-0.035％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。
在本发明所述的技术方案中，各化学元素的设计原理具体如下所述：
C：在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，C元素对钢的强韧性影响较大，钢的塑韧性随着钢中C元素含量的增加而降低，因此，控制钢中C元素含量越低，则钢的塑韧性越好。但是，需要注意的是，C元素又是保证钢材强度的重要手段，当钢中C元素含量较低时，钢材的强度不足。为了保证本发明所述的热锻用高强韧非调质钢既具有较高的强度，又具备提供良好塑韧性的条件，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，将C元素的质量百分比控制在0.35-0.45％之间。
当然，在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，可以将C元素的质量百分比控制在0.35-0.43％之间。
Si：在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，Si元素能够有效提高钢材的强度，在其它元素一定的情况下，通过增加钢中Si元素的含量，能够在一定程度上提高钢的强度。但是，需要注意的是，随着钢中Si元素含量的进一步增加，容易造成钢中生成贝氏体或马氏体组织。因此，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，将Si元素的质量百分比控制在0.40-0.70％之间。
当然，在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，可以将Si元素的质量百分比控制在0.51-0.65％之间。
Mn：在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，Mn元素作为合金元素，能够有效提高钢材的强度。同时，将钢中Mn元素的含量控制在一定的范围之内时，还可以对钢的韧性有一定的帮助。当钢中Mn元素含量较低时，强度表现不足；但是当钢中Mn元素含量过高时，不仅不利于钢材的韧性，对强度的贡献也较弱。基于此，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，将Mn元素的质量百分比控制在1.30-1.65％之间。
当然，在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，可以将Mn元素的质量百分比控制在1.41-1.63％之间。
S：在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，S是热脆性和易切削加工性元素，钢材的切削加工性能够伴随着钢中S元素含量的增加而改善，但是热加工性随着硫含量的增加而变差。对于热锻用非调质钢来说，钢中S元素含量不宜过多，因此，需要将钢中S元素含量控制在0.065％以下；但是当钢中S元素含量过低，低于0.030％时，其易切削性又无法体现。基于此，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，将S的质量百分比控制在0.030-0.065％之间。
当然，在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，可以将S元素的质量百分比控制在0.036-0.065％之间。
Cr：在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，Cr元素能够有效提高钢的强度和淬透性，针对非调质钢零部件需要进行表面感应淬火处理，在钢中添加一定的Cr元素可以保证其淬硬层深度和硬度。需要注意的是，当钢中Cr元素含量低于0.10％时，其淬透性不足；而钢中Cr元素含量过高，超过0.25％时，则会形成较多的合金碳化物。基于此，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，将Cr元素的质量百分比控制在0.10-0.25％之间。
当然，在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，可以将Cr元素的质量百分比控制在0.12-0.22％之间。
Ni：在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，Ni元素能够有效提高钢的强度而不降低其塑韧性，尤其是对钢材的低温性能有好处。但是需要注意的是，当钢中Ni元素含量低于0.05％时，其对强度的贡献较弱；而当钢中Ni元素含量较高，高于0.20％时，钢的淬透性明显提升，会造成组织中出现贝氏体。基于此，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，将Ni元素的质量百分比控制在0.05-0.20％之间。
当然，在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，可以将Ni元素的质量百分比控制在0.1-0.20％之间。
Mo：在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，Mo元素能够明显的提高钢的淬透性和强度，当钢中Mo元素含量低于0.02％，Mo元素所起到的作用效果不明显；而当钢中Mo元素含量超过0.06％时，则容易形成贝氏体组织。基于此，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，将Mo元素的质量百分比控制在0.02-0.06％之间。
当然，在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，可以将Mo元素的质量百分比控制在0.02-0.05％之间。
V：在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，V是重要的析出强化元素，钢中加入适量的V元素，可以在不影响材料塑韧性的情况下，在铁素体和奥氏体中的析出物，从而可以较大地提高了材料的强度。但是需要注意的是，若钢中添加V元素的含量过低，则其强化效果不明显；而若钢中V元素的含量过高，则会大大增加成本。基于此，综合考虑生产成本和V元素的有益效果，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，将V元素的质量百分比控制在0.07-0.2％之间。
当然，在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，可以将V元素的质量百分比控制在0.07-0.14％之间。
Ti：在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，Ti是强碳氮化物形成元素，Ti可以在钢中形成TiN或Ti(N、C)，其形成的化合物由于熔点较高，是稳定的第二相粒子，能够阻止奥氏体再结晶时的晶粒长大，从而起到细化晶粒的作用。需要注意的是，当钢中Ti元素含量低于0.010％时，其在锻造过程中所起到的抑制晶粒长大的作用不明显；而当钢中Ti元素的含量超过0.025％时，其会在晶界上析出过多的粒子，从而弱化了晶界，导致材料的韧性降低。基于此，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，将Ti元素的质量百分比控制在0.010-0.025％之间。
当然，在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，可以将Ti元素的质量百分比控制在0.015-0.023％之间。
N：在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，N元素可以与钢中合金元素V、Ti、Al等易生产氮化物或氮碳化物，这些氮化物或氮碳化物可以通过析出来细化晶粒并提高钢的强韧性。需要说明的是，当钢中的N含量低于0.008％时，在进行高温锻造时，容易发生晶粒长大；而当钢中的N元素含量过高时，则容易形成大颗粒的TiN，会降低了材料的局部冲击性能，造成其冲击性能稳定性差。基于此，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，将N元素的质量百分比控制在0.008-0.015％之间。
当然，在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，可以将N元素的质量百分比控制在0.008-0.013％之间。
Al：在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，Al元素在炼钢过程中起到脱氧的作用，产生的复合脱氧产物作为MnS析出的形核，可以有效地改善切屑。另外Al元素还可以与N形成的AlN颗粒，从而可以有效的细化晶粒，避免高温加热过程中发生过热等影响材料性能的热缺陷。为获得上述效果，钢中Al元素含量需要不少于0.010％，但需要注意的是，当钢中Al元素含量超过0.035％时，则又容易在浇注的过程中发生二次氧化和水口结瘤。因此，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，将Al元素的质量百分比控制在0.010-0.035％之间。
当然，在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，可以将Al元素的质量百分比控制在0.018-0.034％之间。
进一步地，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，各化学元素质量百分比满足下列各项的至少其中之一：
C：0.35-0.43％；Si：0.51-0.65％；Mn：1.41-1.63％；S：0.036-0.065％；Cr：0.12-0.22％；Ni：0.1-0.20％；Mo：0.02-0.05％；V：0.07-0.14％；Ti：0.015-0.023％；N：0.008-0.013％；Al：0.018-0.034％。
进一步地，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，其各化学元素的质量百分比满足下列各项的至少其中之一：
1.3≤Ti/N≤2.2，
0.80≤C+(Si+Mn)/6+(Cr+Ni+V)/5+Mo/2≤0.88。
上述技术方案，需要说明的是，本发明所述的热锻用高强韧非调质钢在控制单一元素质量百分比的同时，还可以控制Ti和N元素，满足1.3≤Ti/N≤2.2，上式中Ti和N均表示其各自对应元素的化学质量百分含量。需要说明的是，钛氮比Ti/N可以用来控制TiN析出相的大小和数量，进而实现非调质钢热锻加工后保持其原有的高韧性。
通过实验研究，在保持Ti含量一定时，当Ti/N比小于1.3时，随着N含量的增加，钢中析出的TiN颗粒容易长大，形成15μm以上的方形的TiN，造成局部应力集中，影响冲击韧性。相应地，随着Ti/N的比值增加，氮含量减少，钢中的TiN析出相的尺寸和数量逐步减少。当钢中Ti/N比超过2.2时，在锻造加热时容易发生晶粒长大，导致锻后钢的冲击韧性降低。基于此，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，在一些优选的实施方式中，本技术方案通过控制Ti/N为1.3≤Ti/N≤2.2，以保持非调质钢热锻后具有较好的冲击韧性。
此外，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，在控制单一元素质量百分比的同时，还可以控制C、Si、Mn、Cr、Ni、V和Mo元素，满足0.80≤C+(Si+Mn)/6+(Cr+Ni+V)/5+Mo/2≤0.88，上式中C、Si、Mn、Cr、Ni、V和Mo均表示其各自对应元素的化学质量百分含量百分号前的数值。C+(Si+Mn)/6+(Cr+Ni+V)/5+Mo/2为保证强度的当量公式，需要说明的是，当C+(Si+Mn)/6+(Cr+Ni+V)/5+Mo/2<0.80时，非调质钢经过热锻之后的屈服强度低于550MPa；而当C+(Si+Mn)/6+(Cr+Ni+V)/5+Mo/2>0.88时，非调质钢经过热锻之后的抗拉强度会超过920MPa，而随之冲击功会降低。
进一步地，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，其还含有：0＜Cu≤0.2％；并且/或者0＜RE≤0.1％。
在上述技术方案中，需要说明的是，钢中添加适量的RE和Cu元素，均可以有效提高在本发明所述热锻用高强韧非调质钢的性能。
需要说明的是，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，Cu是有利于提升淬透性的元素，根据材料的淬透性和力学性能要求，钢中可以适当的添加一定的含量Cu，并控制添加Cu元素为0＜Cu≤0.2％。相应地，RE对改善材料的夹杂物比较有利，其可以通过改善夹杂物从而提升材料的强韧性，在精炼结束之后，通过添加0.1％及以下的稀土元素，可以有效改善夹杂物。
进一步地，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，在其他不可避免的杂质中：P≤0.02％。
在上述方案中，需要说明的是，P元素为钢材中不可避免的杂质元素，钢中杂质元素含量不宜过高，理论上越低越好，考虑到炼钢条件，成本控制等方面的因素，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，优选地控制P元素的质量百分比为P≤0.02％。
进一步地，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，其微观组织的基体为铁素体+珠光体，微观组织还具有TiN析出物，其中TiN析出物的尺寸≤15μm。
进一步地，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，其中TiN析出物的体积百分含量≥2.7％。
相应地，本发明的另一目的在于提供一种圆钢，该圆钢在具有较高强度的同时，还具备良好塑韧性和切削加工性能，其抗拉强度Rm≥850MPa，屈服强度RP0.2≥550MPa，延伸率A≥16％，断面收缩率Z≥45％，冲击功AKU2≥50J，可以有效应用于制造汽车零部件。
为了实现上述目的，本发明提出了一种圆钢，其采用上述的热锻用高强韧非调质钢制得。
进一步地，在本发明所述的圆钢中，其抗拉强度Rm≥850MPa，屈服强度RP0.2≥550MPa，延伸率A≥16％，断面收缩率Z≥45％，冲击功AKU2≥50J。
此外，本发明的又一目的在于提供上述圆钢的制造方法，该制造方法生产工艺简单，采用该制造方法所获得的圆钢具有优异的综合力学性能，适用性十分广泛。
为了实现上述目的，本发明提出了上述圆钢的制造方法，其包括步骤：
(1)冶炼、精炼和连铸；
(2)热轧、精整。
进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(1)中，冶炼时控制出钢温度为1640-1660℃，控制浇铸开始温度为1530-1560℃。
进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(2)中，控制热轧时均匀化温度为1190-1230℃，终轧温度为920-980℃。
另外，本发明再一目的在于提供一种零部件的制造方法，该制造方法生产工艺简单，采用该制造方法所获得的零部件具有优异的综合力学性能，具有良好的推广前景和应用价值。
为了实现上述目的，本发明提出了上述零部件的制造方法，其包括步骤：
采用本发明上述的圆钢的制造方法制得圆钢；
锻造，控制锻造加热温度为1180-1230℃，终锻温度为900-960℃；
锻造后空冷到室温。
需要说明的是，所述零部件的制造方法在空冷到室温后还可以包括机加工步骤，例如表面车削、钻孔等工序。
本发明所述的热锻用高强韧非调质钢、圆钢及其制造方法相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果：
本发明所述的热锻用高强韧非调质钢通过合理的合金成分调整，结合V、Ti、Al、N的析出强化及细晶强化作用，在保证强度的前提下，有效提高了钢材在热锻后的冲击韧性；同时钢中还添加了适量的S，以满足材料的切削加工性能要求。该热锻用高强韧非调质钢，在具有较高强度的同时，还具备良好塑韧性和切削加工性能，其适用性广泛，具有良好的使用前景和价值。
在一些优选的实施方式中，本发明所述的热锻用高强韧非调质钢还可以进一步通过控制TiN析出相的数量及尺寸，控制非调质钢在高温锻造成型后的晶粒度和冲击功，从而保证钢材的力学性能。
采用本发明所述的热锻用高强韧非调质钢制得的圆钢，同样具有十分优异的综合力学性能，其抗拉强度Rm≥850MPa，屈服强度RP0.2≥550MPa，延伸率A≥16％，断面收缩率Z≥45％，冲击功AKU2≥50J，其可以作为汽车零部件材料有效应用于汽车行业中。
相应地，本发明所述的圆钢的制造方法的生产工艺简单，采用该制造方法所获得的圆钢具有优异的综合力学性能，适用性十分广泛。
此外，本发明所述的零部件的制造方法，其生产工艺同样十分简单，采用该制造方法所获得的零部件具有优异的综合力学性能，具有良好的推广前景和应用价值。
附图说明
图1示意性地显示了V含量对非调质钢锻造后的屈服强度RP0.2的影响。
图2示意性地显示了V含量对非调质钢锻造后的抗拉强度的Rm影响
图3为实施例2的圆钢的轧态金相组织照片。
图4为实施例3的圆钢的轧后锻造金相组织照片
具体实施方式
下面将结合说明书附图以及具体的实施例对本发明所述的热锻用高强韧非调质钢、圆钢及其制造方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
实施例1-7和对比例1
表1列出了实施例1-7的圆钢和对比例1的对比钢的各化学元素的质量百分配比。
表1.(余量为Fe和除了P以外的其他不可避免的杂质)
注：上表中，Ti/N中的Ti和N均分别表示其各自对应元素的的化学质量百分含量；碳当量表示：C+(Si+Mn)/6+(Cr+Ni+V)/5+Mo/2。上式中的C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo和V均表示其各自对应元素的化学质量百分含量百分号前的数值。
实施例1-7的圆钢和对比例1的对比钢均采用以下步骤制得：
(1)按照表1所示的化学成分进行冶炼、精炼和连铸：其中在冶炼时控制出钢温度为1640-1660℃，控制浇铸开始温度为1530-1560℃。
(2)热轧、精整：控制热轧时均匀化温度为1190-1230℃，终轧温度为920-980℃。
需要说明的是，实施例1-7的圆钢均采用本发明所述的热锻用高强韧非调质钢制得，实施例1-7的圆钢的化学成分设计和工艺均满足本发明设计规范要求，对比例1的对比钢在化学元素成分设计中存在不符合本发明设计要求的参数。
表2列出了实施例1-7的圆钢和对比例1的对比钢的具体工艺参数。
表2.
相应地，上述制得的实施例1-7的圆钢和对比例1的对比钢可以经过锻造步骤制得对应的零部件。在锻造步骤中，可以将锻造加热温度控制为1180-1230℃，将终锻温度控制为900-960℃；锻造后空冷到室温。具体工艺参数可以如下述表3所示。
表3列出了实施例1-7的圆钢和对比例1的对比钢在制得对应零部件的锻造步骤中的具体工艺参数。
表3.
此外，为了检测制得的实施例1-7的圆钢和对比例1对比钢的力学性能差距，再将得到的实施例1-7的圆钢和对比例1的对比钢分别取样，并进行各项力学性能测试，将所得的性能测试结果分别列于表4中，相关力学性能测试方法如下所述：拉伸性能检测参照GB/T228.1《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》，冲击性能检测参照GB/T229《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》。
表4列出了实施例1-7的圆钢和对比例1的对比钢的力学性能测试结果。
表4.
由表4可以看出，相较于对比例1，本发明所述的实施例1-7的圆钢力学性能明显更优，本发明实施例1-7的圆钢在保证良好强度的同时，还具有良好塑韧性和切削加工性能，其抗拉强度Rm均≥850MPa，屈服强度RP0.2均≥550MPa，延伸率A均≥16％，断面收缩率Z均≥45％，冲击功AKU2均≥50J，其综合力学性能十分优异，适用性十分广泛。
图1示意性地显示了V含量对非调质钢锻造后的屈服强度RP0.2的影响。
图2示意性地显示了V含量对非调质钢锻造后的抗拉强度的Rm影响。
结合图1和图2可以看出，在本发明所述的热锻用高强韧非调质钢中，加入适量的V元素，可以在不影响塑韧性的情况下，提高钢材的屈服强度和抗拉强度。
图3为实施例2的圆钢的轧态金相组织照片。
如图3所示，在实施例2的实施方式中，圆钢经过轧制之后，获得了均匀的铁素体+珠光体组织，铁素体沿晶分布或者在晶内析出。
图4为实施例3的圆钢的轧后锻造金相组织照片
如图4所示，实施例3的圆钢经过锻造之后，其金相组织主要为铁素体+珠光体，晶粒较为细小，铁素体沿晶分布，并有部分铁素体在晶内析出。珠光体团均匀，珠光体的片层间距细小。此外，微观组织中还具有TiN析出物，对TiN析出物进行观察得出，TiN析出物的尺寸≤15μm，TiN析出物的体积百分含量≥2.7％。
综上所述本发明所述的热锻用高强韧非调质钢通过合理的合金成分调整，结合V、Ti、Al、N的析出强化及细晶强化作用，在保证强度的前提下，有效提高了钢材在热锻后的冲击韧性；同时，钢中还添加了适量的S，以满足材料的切削加工性能要求。该热锻用高强韧非调质钢，在具有较高强度的同时，还具备良好塑韧性和切削加工性能，其适用性广泛，具有良好的使用前景和价值。
采用本发明所述的热锻用高强韧非调质钢制得的圆钢，同样具有十分优异的综合力学性能，其抗拉强度Rm≥850MPa，屈服强度RP0.2≥550MPa，延伸率A≥16％，断面收缩率Z≥45％，冲击功AKU2≥50J，其可以作为汽车零部件材料有效应用于汽车行业中。
相应地，本发明所述的制造方法的生产工艺简单，采用该制造方法所获得的圆钢具有优异的综合力学性能，适用性十分广泛，具有良好的推广前景和应用价值。
此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种热锻用高强韧非调质钢，其特征在于，其除了Fe和不可避免的杂质以外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：
C：0.35-0.45％；Si：0.40-0.70％；Mn：1.30-1.65％；S：0.030-0.065％；Cr：0.10-0.25％；Ni：0.05-0.20％；Mo：0.02-0.06％；V：0.07-0.2％；Ti：0.010-0.025％；N：0.008-0.015％；Al：0.010-0.035％。
2.如权利要求1所述的热锻用高强韧非调质钢，其特征在于，其各化学元素质量百分比为：
C：0.35-0.45％；Si：0.40-0.70％；Mn：1.30-1.65％；S：0.030-0.065％；Cr：0.10-0.25％；Ni：0.05-0.20％；Mo：0.02-0.06％；V：0.07-0.2％；Ti：0.010-0.025％；N：0.008-0.015％；Al：0.010-0.035％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。
3.如权利要求1或2所述的热锻用高强韧非调质钢，其特征在于，各化学元素质量百分比满足下列各项的至少其中之一：
C：0.35-0.43％；Si：0.51-0.65％；Mn：1.41-1.63％；S：0.036-0.065％；Cr：0.12-0.22％；Ni：0.1-0.20％；Mo：0.02-0.05％；V：0.07-0.14％；Ti：0.015-0.023％；N：0.008-0.013％；Al：0.018-0.034％。
4.如权利要求1或2所述的热锻用高强韧非调质钢，其特征在于，其各化学元素的质量百分比满足下列各项的至少其中之一：
1.3≤Ti/N≤2.2，
0.80≤C+(Si+Mn)/6+(Cr+Ni+V)/5+Mo/2≤0.88。
5.如权利要求1或2所述的热锻用高强韧非调质钢，其特征在于，其还含有：0＜Cu≤0.2％；并且/或者0＜RE≤0.1％。
6.如权利要求1或2所述的热锻用高强韧非调质钢，其特征在于，在其他不可避免的杂质中：P≤0.02％。
7.如权利要求1或2所述的热锻用高强韧非调质钢，其特征在于，其微观组织的基体为铁素体+珠光体，微观组织还具有TiN析出物，其中TiN析出物的尺寸≤15μm。
8.如权利要求7所述的热锻用高强韧非调质钢，其特征在于，其中TiN析出物的体积百分含量≥2.7％。
9.一种圆钢，其采用如权利要求1-8中任意一项所述的热锻用高强韧非调质钢制得。
10.如权利要求9所述的圆钢，其特征在于，其抗拉强度Rm≥850MPa，屈服强度RP0.2≥550MPa，延伸率A≥16％，断面收缩率Z≥45％，冲击功AKU2≥50J。
11.如权利要求9或10中所述的圆钢的制造方法，其特征在于，其包括步骤：
(1)冶炼、精炼和连铸；
(2)热轧、精整。
12.如权利要求11所述的制造方法，其特征在于，在步骤(1)中，冶炼时控制出钢温度为1640-1660℃，控制浇铸开始温度为1530-1560℃。
13.如权利要求11所述的制造方法，其特征在于，在步骤(2)中，控制热轧时均匀化温度为1190-1230℃，终轧温度为920-980℃。
14.一种零部件的制造方法，其特征在于，其包括步骤：
采用如权利要求11-13中任意一项所述的圆钢的制造方法制得圆钢；
锻造，控制锻造加热温度为1180-1230℃，终锻温度为900-960℃；
锻造后空冷到室温。
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