一种钢材制造技术

本发明专利技术涉及一种钢材，该钢材由具有下列化学组成（重量％）的钢所构成：１．０～１．９Ｃ、０．５～２．０Ｓｉ、０．１～１．５Ｍｎ、４．０～５．５Ｃｒ、２．５～４．０（Ｍｏ＋Ｗ／２），而最大值为１．０Ｗ、２．０～４．５（Ｖ＋Ｎｂ／２），而最大值为１．０Ｎｂ，平衡量铁和来自钢生产以残留元素形式存在的规定量的杂质；其具有一种显微组织，其中，在钢淬火和回火条件下，含有５～１２％（体积）的ＭＣ－碳化物，至少约８０％（体积）的碳化物的大小为大于３μｍ但小于２５μｍ，优选是小于２０μｍ，以及，在回火前，在钢的淬火条件下溶于马氏体中的碳为０．５０～０．７０％（重量）。该材料可用作冷加工工具，首先用于金属带冷轧用的均质辊。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有新的化学组成及显微组织的钢材产品。本专利技术还涉及钢材的制造及其用途。
技术介绍
对用于制造冷加工工具的材料，就韧性和耐磨性来说提出了高要求。通常这是确实的，例如，用于金属板或片的切割、冲孔、弯曲和深拉的工具；用于压制金属粉的工具；以及冷轧辊。现在用于冷轧辊的钢，例如，钢带的冷轧辊，一般标准组成是0.73C、1.0Si、0.6Mn、5.25Gr、1.10Mo、0.50V、平衡量铁和不可避免的杂质。用这种材料制成的辊，当该辊淬透时，在使用的条件下具有硬度为58～60HRC。用这种材料的问题是，在材料淬透的条件下，该材料有断裂的倾向，从而引起总体破坏。而且，耐磨性也不十分满意。另一方面，粉末治金制造的钢，其含有高含量的钒，可以满足所涉及的韧性及耐磨性的高要求，但是昂贵。一般情况是设计用复合材料制造冷轧辊，其中，耐磨性的外面材料通常是由高级合金钢制成，通过浇注或任何其他方式，与较韧性材料制成的芯相结合，该韧性材料一般是较少加入合金成分。这样，可以得到具有良好的耐磨性和韧性的轧辊。其中某些缺点是制造成本昂贵。因此，仍然对材料有一个要求，即不需要粉末治金制造或复杂的技术，但仍然能满足对冷加工钢的要求，其中包括韧性和耐磨性。专利技术简述本专利技术的目的是致力于解决上述问题并提供一种新的可用于冷加工工具，特别是用于冷轧辊的钢材，并且该钢材具有满意的韧度，淬透性和耐磨性。首先，本专利技术的目的是提供一种用于整体加工轧辊的材料，及/或用于钢带冷轧的承重辊。这里的“整体”，意指辊不是由复合材料构成的。本专利技术的这个目的和其他目的的可通过作为本专利技术特征的化学组成和作为本专利技术又一特征的显微组织相结合而达到的。本专利技术的钢的化学组成和显微组织在所附的权利要求中作了说明，并在下面将更详细说明。如不另外说明，均指重量％而言。本专利技术钢产品的组织具有的硬度，在软退火条件下为约250HB，而在强淬火条件下为30～50HRC，并且含有5～12％(体积)的MC-碳化物的显微组织中，至少是约50％(体积)，优选的是至少约80％(体积)的尺寸大于3μm但小于25μm，优选的小于20μm。优选的是至少90％(体积)的MC型沉积的碳化物的大小是大于3μm但小于25μm，优选的是小于20μm。该材料适于与工具制造有关的切削型加工。除了用作成品，即工具，例如具有表面硬度达60～67HRC的辊，这种硬度是通过淬透或感应淬火后进行回火而达到的，其中，淬火和回火材料中显微组织是由含有5～12％(体积)MC碳化物的回火的马氏体构成的，其中至少50％(体积)，优选的是至少约80％(体积)的尺寸大于3μm，但小于25μm，优选是小于20μm。在这种情况下，优选的还可以是，至少约90％(体积)MC碳化物的尺寸是大于3μm但小于25μm，优选的是小于20μm。在回火前，马氏体含有0.50～0.70％(重量)的碳。在本文中，尺寸意指在材料的研究中的任何一个方向的碳化物颗粒的最长延伸。为了达到所述碳化物在钢基体中的分散，众所周知的许多技术可用于生产制造钢产品的钢锭。首先，推荐所谓喷射成型技术，它也是周知的称为OSPREY法，按照该法，钢锭连续地围绕其纵轴旋转，其中，熔化的金属以液滴形式对着连续制造的钢锭的生长端进行喷射，一旦它们碰撞基体表面，引起液滴快速固化，然而，它不像粉末制造那样快，也不像常规的钢锭制造或连续铸造那样慢。可能应用的另一技术是ESR再熔化法(电渣再熔化法)，它首先用于制造大尺寸的产品，即具有直径350mm至600mm的产品。钢中涉及的各种合金元素，在下描述。一方面，钢中的碳要足量以和钒以及可能存在的铌一起形成5～12％(体积)MC碳化物，其中M基本上是钒，以及，另一方面，在钢基体的固体溶液中，碳量达到0.50～0.70％(重量)。合适的是，溶解在钢基体中的碳的含量为约0.60％。钢中的碳总量，即溶解在钢基体中的量加上结合在碳化物中的量，至少是1.0％，优选的是至少1.1％，而碳的最大含量是达1.9％，优选的是最大达到1.7％。按照本专利技术的第一优选实施方案，钢含有1.4～1.7C，优选1.45～1.65C，额定约1.5C，与3～4.5V一起，最好是3.4～4.0V，额定的是约3.7，以提供MC-碳化物总量达8～12，优选是9～11％(体积)的MC碳化物，其中，钒可部分地被两倍量的铌所取代。按照第二优选实施方案，钢含有1.1～1.3C，额定的是1.2C，与2.0～3.0V一起，额定的是约2.3V，以提供MC-碳化物总量达到5～7％(体积)，优选的是约6％(体积)MC-碳化物，其中，钒部分地可被双倍量铌取代。按照所有的实施方案，在回火前，淬火的马氏体钢基体含有0.50～0.70％C。硅，可部分地被铝取代，并与可能存在的铝一起，其总量达到0.5～2.0％，优选为0.7～1.5％，适宜地量是0.8～1.2％，或额定量为约1.0％，以便增加钢中碳的活性，因此，有助于达到钢的适当硬度，而不引起脆性问题，这是因为在高含量硅时，分解硬化。然而，铝的含量必须不超过1.0％。优选的是，钢中含有最大不超过0.1％的Al。钢中的锰、铬和钼应含有足够的量，以使钢有足够的淬透性。锰通过形成硫化锰而具有结合钢中存在的少量的残余量硫的作用。因此，锰的存在量应是0.1～1.5％，优选地，其量至少是0.2％。最合适的量是处于0.3～1.1％的范围内，最适宜的是0.4～0.8％。锰的额定含量是约0.6％。通过深达35mm以上的感应淬火以及淬透，能使本专利技术的钢产品变硬。铬，它能大大促进淬透性，因此，在钢中与锰和钼一起存在，以使钢具有适于采用的淬透性。这方面的淬透性，意指淬火以或多或少的深度穿透要淬火物体的能力。甚至在物体体积相当大的情况下，淬透性对要穿透淬火的物体将是足够的而在淬火操作中不需要在油中或水中非常快地冷却因为它引起尺寸变化，以及，在物体剖面提供硬度60～64HRC，一般地为62～64HRC。如果物体是感应淬火，可能达到更高的硬度，约为65～67HRC，而且，就涉及的感应淬火物体来说，表面层硬度一般是62～64HRC。当钢中锰和钼含量在上述范围时，为了使所希望的淬透性达到某个值，铬的含量至少为4.0％，优选是至少4.4％。同时，铬必须不超过5.5％，优选的是其量最大达到5.2％以使在钢中不能形成不希望有的碳化铬。钢中存在的钒量至少为2.0％，最大为4.5％，以便与碳一起在钢的强韧性的马氏体基体中形成所述的MC-碳化物。如上所述，按照本专利技术的第一优选实施方案，钢中含有3～4.5V，优选是含3.4～4.0V，额定约3.7V，它与适当量的碳一起，以便提供在淬火与回火条件下的MC-碳化物总量达到8～12％(体积)，优选地是9～11％(体积)。按照上述第二设想的实施方案，钢中含2.0～3.0V，一般为约2～3V，它与上述碳量一起，以便提供MC碳化物总量达到5～7％(体积)，优选地是约6％(体积)。原则上，钒可被铌取代，但与钒相比，需要2倍的铌这是缺点。此外，铌能使碳化物变成更尖锐的形状，以及，它们也可变成比纯碳化钒更大，该纯碳化钒可引发裂口或造成碎片，从而降低材料的的韧度。因此，铌的含量必须不超过最大值1.0％，优选不超过最大值0.5％。最有利的是，钢中应该不含任何故意添加的铌，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢材，其特征在于，它含有一种具有下列化学组成的钢（重量％）：１．０～１．９Ｃ、０．５～２．０Ｓｉ、０．１～１．５Ｍｎ、４．０～５．２Ｃｒ、２．５～４．０（Ｍｏ＋Ｗ／２），然而最大是１．０Ｗ，２．０～４．５（Ｖ＋Ｎｂ／２），然而最大是１．０Ｎｂ；平衡量铁和来自钢生产的以残留元素形式存在的通常量杂质；它具有一种显微组织，在钢淬火和回火的条件下，该显微组织含有５～１２％（体积）的ＭＣ碳化物，该碳化物至少５０％（体积），优选是至少约８０％（体积），其尺寸是大于３μｍ但小于２５μｍ，优选小于２０μｍ，以及，在回火前，在钢的淬火条件下的马氏体中溶解有０．５０～０．７０％（重量）的碳。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：奥德桑德伯格，博赖德尔，
申请(专利权)人：尤迪霍尔姆工具公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]