本發明專利技術涉及一種合金鋼，其按重量百分比計的化學成分為：C：0.22-0.30％，Si：0.80-1.20％，Mn：2.00-2.50％，V：0.08-0.15％，Nb：0.015-0.10％，Ti：0.01-0.04％，Al：0.015-0.05％，其余為Fe和不可避免的雜質，雜質元素的總量低于0.05％。本發明專利技術鋼的制造包括：經煉鋼、熱軋后，在高于850℃以上強冷卻至450℃以下，隨后空冷至室溫，最后在200-250℃下回火，回火時間在2.5小時以上。本發明專利技術合金鋼的抗拉強度σb≥1100MPa，延伸率δ5≥15％。本發明專利技術合金鋼的制造工藝簡單，無需復雜的熱處理工序，從而節約能源，減少環境污染，縮短生產周期和降低制造成本。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種高強度合金鋼，特別是涉及一種IlOOMPa級中低碳非調質高強度鋼及其制造方法。
技術介紹
目前，機械制造行業普遍使用非調質鋼代替需要調質的碳素鋼和合金鋼，以節約能源和合金資源，降低生產成本。我國自70年代以來，相繼開 發了一系列不同強度等級的非調質鋼，但大多數鋼種抗拉強度級別偏低，因此限制了它們的廣泛應用。少數鋼種抗拉強度雖然在IlOOMPa以上，但塑韌性指標偏低，它們通常含有較高的C，或是含有一定量的貴重元素Cr和Mo，或是需要經過特殊加工才能使抗拉強度達到IlOOMPa以上。現有技術中有介紹IlOOMPa級非調質高強度合金鋼的。如CN1861831A公開了一種IIOOMpa級非調質高強鋼及其生產方法，其中C含量相對較高，對氣體N含量也有一定的控制要求，且只有經過冷軋后抗拉強度才能達到IlOOMPa以上，其制造工藝較復雜，生產成本增加。CN101302601A公開了一種高強韌性大截面非調質鋼鋼棒及其制備方法，其中主要通過加入一定量的Cr和適量的Mo來獲得高強高韌性。CN1472358A公開了一種非調質超高碳鋼及其生產工藝，其中C、Si含量非常高，又含有一定的Cr元素，雖然強度很高，但塑韌性較低，而且采用噴射成型加等溫鍛造工藝，使其制造成本大幅度提聞。開發一種不含Cr、Mo元素，不需要特殊加工即可達到抗拉強度在IlOOMPa以上、并具有良好塑韌性.的中低碳非調質合金鋼是目前所需要的。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種IlOOMPa級中低碳非調質高強度鋼。本專利技術通過采用廉價的C、Si、Mn元素，并適當添加微量的V、Ti、Nb等元素，熱軋后通過適當的強制冷卻加低溫回火，即可獲得一種抗拉強度在IlOOMPa以上，并兼有良好塑韌性的非調質合金鋼，可廣泛用于制造汽車、工程機械的零部件。為實現上述目的，本專利技術的非調質合金鋼，按重量百分比計的化學成分為C:O. 22-0. 30 %, Si 0. 80-1. 20 %, Mn :2. 00-2. 50 %, V :0. 08-0. 15 %, Nb :0. 015-0. 10 %,Ti :0.01-0. 04%, Al :0.015-0. 05%，其余為Fe和不可避免的雜質，雜質元素的總量低于O. 05%。優選地，C:0· 22-0. 28%，優選地，Si:0· 82-1. 20%。優選地，Mn:2· 05-2. 50%。優選地，Nb0. 017-0. 10%。優選地，Al:0· 015-0. 045%，更優選 O. 015-0. 04%。本專利技術的合金鋼選擇化學成分范圍的原因如下C是保證鋼室溫強度和淬透性所必需的成分。碳含量低于O. 22%時淬透性和強度不夠，高于O. 30%則韌性變壞。優選C含量為O. 22-0. 28%。Si加入鋼中起到了脫氧和固溶強化的作用。含量低于O. 80%效果不明顯。當含量超過I. 20%后，加工性和韌性惡化。本專利技術鋼中控制Si含量為O. 80-1. 20%，優選為O. 82-1. 20%。Mn :為了提高淬透性并確保強度，Mn含量必須在2. 00%以上，另一方面，若Mn含量過高，則鋼的韌性降低。為此，本專利技術中控制Mn含量為2. 00-2. 50%，優選為2. 05-2. 50%。Al在鋼中起到了脫氧和細化晶粒的作用。當加入量低于O. 01%時，效果不明顯， 加入量超過O. 06%時會使鋁系夾雜物顆粒增大，使力學性能變差。本專利技術中控制Al含量為O.015-0. 05%，優選為 O. 015-0. 045%，更優選為 O. 015-0. 04%。Ti在鋼中主要與C、N形成Ti (C，N)以提高強度，細小的Ti (C，N)可在加熱過程中阻止奧氏體晶粒長大，細化組織，提高塑韌性。但其含量不能太高，否則Ti (C，N)顆粒粗大，不僅不能夠有效阻止晶粒長大，而且會損害鋼的韌性。本專利技術中控制Ti含量在O.01-0. 04%范圍可以有效阻止熱加工過程中奧氏體晶粒長大。V在鋼中主要起沉淀強化作用，適量的V可提高鋼的強度和塑性，V太高不會使強度明顯增加，但會顯著降低鋼的塑韌性，如果V含量超過O. 15%，則韌性就降低很多。本專利技術中控制V含量為O. 08-0. 15%范圍。Nb在微合金非調質鋼中一般不單獨加入，當Nb和V元素復合加入時，既能提高鋼的強度又能改善鋼的塑韌性。當加入量低于0.015%時，效果不明顯，超過O. 1%時，由于析出物粗化而使性能惡化。本專利技術中控制Nb含量為O. 015-0. 10%，有為0.017-0. 10%。本專利技術的另一個目的是提供上述IlOOMPa級中低碳非調質高強度鋼的制造方法。本專利技術的鋼經煉鋼、軋制后，在850°C以上強冷卻至450°C以下，隨后空冷至室溫，最后在200-250°C下低溫回火，回火時間為2. 5小時以上即可達到抗拉強度σ b彡11 OOMPa,延伸率δ5彡15%的高性能。優選地，在850_920°C以上，以8_15°C /s冷卻速度強冷卻至450°C以下。優選地，本專利技術鋼采用電爐+爐外精煉一模鑄或連鑄一控軋控冷一低溫回火工藝生產。冶煉時，為了提高微合金元素(如v、Ti)的收得率，在充分脫氧后再進行合金化。為了提高鋼的塑韌性，對熱加工條件應進行嚴格控制。在熱軋工序中，鋼錠加熱溫度控制在1150-1220°C，開軋溫度為1020-1100°C，終軋溫度為850_920°C，在軋制過程中，盡量增大精軋機組最后三道次的壓下量，道次變形量控制在10-15%，終軋后以8-15°C /s的冷速冷卻至450°C以下，保證軋材均勻快速冷卻，隨后空冷至室溫，然后入200-250°C退火爐進行低溫回火。有益效果本專利技術與現有技術相比較，具有突出的特點和顯著優點本專利技術鋼不含有Cr、Mo等元素，而是添加微量的V、Ti、Nb元素，節約了合金資源，合乎我國缺Cr的國情，而且我國的V、Ti、Nb等微合金化元素資源豐富，符合我國資源優勢和可持續發展的戰略要求。采用上述成分和制造方法生產的IlOOMPa級非調質合金鋼，其延伸率在15%以上，具有高強度兼有一定的塑韌性，該鋼在軋后強制冷卻，然后經過200-25(TC低溫回火即可獲得上述性能，其制造工藝簡單，無需復雜的熱處理工序，從而節約能源，減少環境污染，縮短生產周期和降低制造成本。具體實施例方式以下通過具體實施例對本專利技術進行較為詳細的說明。實施例根據本專利技術所設計的化學成分和生產方法生產了 6爐合金，合金的具體成分如表I所示。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種合金鋼，其按重量百分比計的化學成分為：C：0.22？0.30％，Si：0.80？1.20％，Mn：2.00？2.50％，V：0.08？0.15％，Nb：0.015？0.10％，Ti：0.01？0.04％，Al：0.015？0.05％，其余為Fe和不可避免的雜質，雜質元素的總量低于0.05％。
【技術特征摘要】
1.一種合金鋼，其按重量百分比計的化學成分為C :0. 22-0. 30%, Si :0. 80-1. 20%,Mn 2. 00-2. 50%,V 0. 08-0. 15%,Nb 0. 015-0. 10%,Ti 0. 01-0. 04%,Al 0. 015-0. 05%,其余為Fe和不可避免的雜質，雜質元素的總量低于O. 05%。2.如權利要求I所述的合金鋼，其特征在于，C:0. 22-0. 28%。3.如權利要求I或2所述的合金鋼，其特征在于，Si:0. 82-1.20%。4.如權利要求1-3任一所述的合金鋼，其特征在于，Mn:2. 05-2. 50%。5.如權利要求1-4任一所述的合金鋼，其特征在于，Nb:0. 017-0. 10%。6.如權利要求1-5任一所述的合金鋼，其特征在于，Al:0. 015-0. 045 ...
【專利技術屬性】
技術研發人員：田玉新，張景海，郭軍霞，
申請(專利權)人：寶山鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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