專利名稱：一種改進的30CrMnSi鋼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改進的30CrMnSi鋼。
背景技術：
30CrMnSi鋼為高強度的調質鋼，具有很高的強度和韌性，淬透性較高，冷變形塑性中等，切削加工性能良好。由于它不含貴金屬元素，價格便宜，多用于制造高負荷、高速的各種重要零件，如齒輪、軸、離合器、鏈輪、砂輪軸、軸套、螺栓、螺母等，也用于制造耐磨、工作 溫度不高的零件，變載荷的焊接構件，如高壓鼓風機的葉片、閥板以及非腐蝕性管道管子，還應用于航空飛機軸、梁和起落架等以及航天火箭、原子能工業(yè)等關鍵承力構件，是最早商品化的一類低合金超高強度鋼。30CrMnSi鋼有回火脆性傾向,橫向的沖擊韌度差。焊接性能較好,但厚度大于3mm時，應先預熱到150°C，焊后需熱處理。30CrMnSi鋼是在調質結構鋼的基礎上發(fā)展起來的，通過添加少量的合金元素，達到固溶強化并提高鋼的淬透性和馬氏體回火穩(wěn)定性的目的。這類鋼的合金元素總含量一般不高于5%，碳含量在O. 25-0. 50%之間，300111^1鋼熱處理工藝一般為淬火后再進行回火處理。但是傳統(tǒng)的熱處理工藝不能兼顧高強度與良好塑韌性的要求若降低回火溫度保持其抗拉強度1500-1600MPa左右，則塑性較低(延伸率僅3% -6%左右)、裂紋敏感性很高易發(fā)生低應力脆斷；若提高回火溫度可改善塑性(延伸率>10%)，但強度大幅下降至1000-1100MPa。為此，需要開發(fā)簡便易行的不完全淬火-等溫配分熱處理新工藝，在保證適當塑性的前提下大幅提高鋼的拉伸強度，或者在保證高強度的同時顯著改善塑性和韌性，從而實現(xiàn)高強度、高塑韌性的不同配合。

發(fā)明內容
本發(fā)明是要提供一種改進的30CrMnSi鋼，其同時具備良好強度和較好的塑性。本發(fā)明的技術方案為一種改進的30CrMnSi鋼，其特征在于，包括如下組分(wt%)
C 0. 27 0. 34Si 0. 90 I. 20Mn 0. 80 I. 10Cr 0. 80 I. 10Re :0· 06 O. 08B 0. 009 O. 012其余為Fe ；
所述的30CrMnSi鋼的組織結構為由低碳馬氏體和富碳奧氏體組成的復相組織，其拉伸強度達1600MPa以上，同時塑性為10%以上；并且經(jīng)過以下步驟制得
1)用中頻無芯感應爐熔煉，以鋼為主要原料，根據(jù)以上組分配比，加入適量的鉻鐵、錳鐵、硅鐵、硼鐵、稀土等合金，進行合金化；
2)采用粘土砂、潮型，澆鑄成標準的楔型和梯型試件毛坯，試件進行退火處理；
3)將制得的30CrMnSi鋼在840°C左右保溫550 600s完成奧氏體化處理；
4)經(jīng)過步驟3)后，再在180 30(TC的溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫300s 500s ；
5)經(jīng)過步驟4)后，再淬火至室溫，即得到性能良好的30CrMnSi鋼。本發(fā)明通過大量試驗，選擇了適當?shù)慕M分及配比，通過在鋼中加入適量的稀土可以起到細化、凈化、合金化的作用，使鋼的各項性能有所提高。適量的硼的加入使該鋼能夠 進行空冷淬火，簡化熱處理工藝，減少工件變形，從而降低成本。此外，本發(fā)明的熱處理工藝將低碳鉻錳硅低合金鋼奧氏體化后，先在840°C左右進行等溫淬火或者不完全淬火得到部分馬氏體和未轉變奧氏體，然后在180 300°C的溫度區(qū)間內保溫，使碳從先形成馬氏體向未轉變奧氏體中擴散并使之穩(wěn)定化，最后淬火到室溫，得到由低碳馬氏體和富碳奧氏體組成的復相組織。相對于傳統(tǒng)淬火回火工藝，本發(fā)明的熱處理工藝能使馬氏體鋼在保持強度水平的前提下明顯改善塑韌性。本發(fā)明的有益效果在于，經(jīng)本發(fā)明的低碳鉻硅錳低合金鋼的高強韌淬火-配分熱處理方法處理后的低碳鉻硅錳低合金鋼的拉伸強度達1600MPa以上，同時塑性為10%以上。在保證該系列鋼種保持高強度的同時兼具一定的塑性，且綜合力學性能比傳統(tǒng)淬火回火熱處理工藝顯著提高。
具體實施例方式
下面通過具體例說明本發(fā)明的技術方案。 實施例I
一種改進的30CrMnSi鋼的制備方法,其特征在于,包括如下組分(wt%)
C 0. 27 Si O. 90 Mn 0. 80 Cr 0. 80 Re :0· 06 B 0. 009 其余為Fe ；
并且經(jīng)過以下步驟制得
1)用中頻無芯感應爐熔煉，以鋼為主要原料，根據(jù)以上組分配比，加入適量的鉻鐵、錳鐵、硅鐵、硼鐵、稀土等合金，進行合金化；
2)采用粘土砂、潮型，澆鑄成標準的楔型和梯型試件毛坯，試件進行退火處理；
3)將制得的30CrMnSi鋼在840°C左右保溫550s完成奧氏體化處理；
4)經(jīng)過步驟3)后，再在180°C的溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫30s；5)經(jīng)過步驟4)后，再淬火至室溫，即得到性能良好的30CrMnSi鋼；
經(jīng)過上述步驟，得到的30CrMnSi鋼為由低碳馬氏體和富碳奧氏體組成的復相組織，經(jīng)測試，抗拉強度為1640MPa，并且塑性達到11.9%。
實施例2 一種改進的30CrMnSi鋼的制備方法,其特征在于,包括如下組分(wt%)
C 0. 34 Si 1. 20 Mn I. 10 Cr I. 10 Re O. 08 B O. 012 其余為Fe ；
并且經(jīng)過以下步驟制得
1)用中頻無芯感應爐熔煉，以鋼為主要原料，根據(jù)以上組分配比，加入適量的鉻鐵、錳鐵、硅鐵、硼鐵、稀土等合金，進行合金化；
2)采用粘土砂、潮型，澆鑄成標準的楔型和梯型試件毛坯，試件進行退火處理；
3)將制得的30CrMnSi鋼在840°C左右保溫600s完成奧氏體化處理；
4)經(jīng)過步驟3)后，再在30(TC的溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫500s；
5)經(jīng)過步驟4)后，再淬火至室溫，即得到性能良好的30CrMnSi鋼；
經(jīng)測試，抗拉強度為1710MPa，并且塑性達到13. 5%。
實施例3
一種改進的30CrMnSi鋼的制備方法,其特征在于,包括如下組分(wt%)
C 0. 31 Si 1. 05 Mn :0· 9 Cr 1. 02 Re 0. 07 B 0. 01 其余為Fe ；
并且經(jīng)過以下步驟制得
1)用中頻無芯感應爐熔煉，以鋼為主要原料，根據(jù)以上組分配比，加入適量的鉻鐵、錳鐵、硅鐵、硼鐵、稀土等合金，進行合金化；
2)采用粘土砂、潮型，澆鑄成標準的楔型和梯型試件毛坯，試件進行退火處理；
3)將制得的30CrMnSi鋼在840°C左右保溫590s完成奧氏體化處理；
4)經(jīng)過步驟3)后，再在260°C的溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫400s；
5)經(jīng)過步驟4)后，再淬火至室溫，即得到性能良好的30CrMnSi鋼；
經(jīng)測試，抗拉強度為1690MPa，并且塑性達到10.9%。
權利要求
1. 一種改進的30CrMnSi鋼,其特征在于,包括如下組分(wt%)C 0. 27 0. 34Si :0. 90 I. 20Mn :0. 80 I. 10Cr :0. 80 I. 10Re 0. 06 0. 08B :0. 009 0. 012其余為Fe ； 所述的30CrMnSi鋼的組織結構為由低碳馬氏體和富碳奧氏體組成的復相組織，其拉伸強度達1600MPa以上，同時塑性為10%以上； 并且其經(jīng)過以下步驟制得 1)用中頻無芯感應爐熔煉，以鋼為主要原料，根據(jù)以上組分配比，加入適量的鉻鐵、錳鐵、硅鐵、硼鐵、稀土等合金，進行合金化； 2)采用粘土砂、潮型，澆鑄成標準的楔型和梯型試件毛坯，試件進行退火處理； 3)將制得的30CrMnSi鋼在840°C左右保溫550 600s完成奧氏體化處理； 4)經(jīng)過步驟3)后，再在180 300°C的溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫300s 500s ； 5)經(jīng)過步驟4)后，再淬火至室溫，即得到性能良好的30CrMnSi鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進的30CrMnSi鋼，包括如下組分(wt%)C0.27～0.34，Si0.90～1.20，Mn0.80～1.10，Cr0.80～1.10，Re0.06～0.08，B0.009~0.012，其余為Fe；并且經(jīng)過以下步驟制得1)用中頻無芯感應爐熔煉，以鋼為主要原料，根據(jù)以上組分配比，加入適量的鉻鐵、錳鐵、硅鐵、硼鐵、稀土等合金，進行合金化；2)采用粘土砂、潮型，澆鑄成標準的楔型和梯型試件毛坯，試件進行退火處理；3)將制得的30CrMnSi鋼在840℃左右保溫550～600s完成奧氏體化處理；4)經(jīng)過步驟3)后，再在180～300℃的溫度下進行等溫淬火或者不完全淬火，保溫300s～500s；5)經(jīng)過步驟4)后，再淬火至室溫，即得到性能良好的30CrMnSi鋼。經(jīng)本發(fā)明的低碳鉻硅錳低合金鋼的高強韌淬火-配分熱處理方法處理后的低碳鉻硅錳低合金鋼的拉伸強度達1600MPa以上，同時塑性為10％以上。
文檔編號C22C38/32GK102660712SQ201210188050
公開日2012年9月12日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權日2012年6月8日
發(fā)明者黃凱敏 申請人:黃凱敏