一种合金钢及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种合金钢及其制备工艺，涉及钢铁冶炼技术领域，这种合金钢的化学组成以质量百分比计为：C：0.38～0.43；Mn：0.80～1.00；Si：0.2～0.3；P：0～0.015；S：0～0.005；Cr：4.85～5.40；Mo：2.25～2.5；V：0.80～1.00；Ni：0～0.25；Cu：0～0.2；Fe：88.9～90.72；制备工艺包括：熔炼；浇铸；热处理；其中热处理包括：正火；球化退火；分级淬火；回火。通过提高Mo的质量百分比以及控制V的质量百分比以及进行上述过程的处理，使得合金钢避免出现回火脆性以及完全消除合金钢中的内应力，从而使得合金钢的韧性得到提高。

A kind of alloy steel and its preparation process

The invention discloses a kind of alloy steel and its preparation technology, which involves the field of steel smelting technology. The chemical composition of the alloy steel is C:0.38 to 0.43; Mn:0.80 to 1; Si:0.2 to 0.3; P:0 to 0.015; S:0 to 0.005; Cr:4.85 to 5.40; Mo:2.25 to 2.5; V: 0.80 ~ 1; Ni:0 to 0.25 Cu:0 ~ 0.2; Fe:88.9 ~ 90.72; the preparation process includes: melting; casting; heat treatment; heat treatment includes: normalizing; spheroidizing annealing; graded quenching; tempering. By increasing the mass percentage of Mo and controlling the mass percentage of V and handling the above process, the alloy steel can avoid temper brittleness and completely eliminate the internal stress in the alloy steel, which makes the toughness of the alloy steel improved.

【技术实现步骤摘要】
一种合金钢及其制备工艺
本专利技术涉及一种钢铁冶炼
，更具体地说，它涉及一种合金钢及其制备工艺。
技术介绍
合金钢是指钢中除含硅和锰作为合金元素或脱氧元素外，还含有其他合金元素的钢，如铬、镍、钼、钒、钛、铜、钨、铝、钴、铌、锆等，有的还含有某些非金属元素，比如硼、氮等。合金钢中由于含有不同种类和数量的合金元素，并且采取适当的工艺措施，便可分别具有较高的强度、韧性、淬透性、耐磨性、耐蚀性、耐低温性、耐热性、热强性、红硬性等特殊性能。模具钢是用来制造冷冲模、热锻模、压铸模等模具的钢种。模具的质量直接影响着压力加工工艺的质量、产品的精度产量和生产成本，而模具的质量与使用寿命除了靠合理的结构设计和加工精度外，主要受模具材料和热处理的影响。如公开号为CN107868917A的中国专利公开了一种新型钢材，该钢材的具体化学成分一质量百分比计为C：0.95～1.0、Mn：0.22～0.30、Si：0.25～0.35、P：0～0.005、S：0～0.005、Cr：10～11、Mo：0.6～1.0、V：0.6～1.5、Ni：0.1～0.15、W：4～4.3、Co：1～1.4、Nb：0.9～1.5、其余量为铁。该钢通过降低Mo、V、W的使用量，从而降低了合金钢的生产成本。在工作过程中，模具用于锻造、冲压、且型、压铸等。当钢水浇至模具内时，钢水由于温度的变化，导致它本身的体积随温度的变化而变化，由于钢水本身体积的变化而需要模具承受一定的冲击载荷。但是在上述文件中当V的质量百分数高于1％且Mo在质量百分数0.6％～1.0％的范围之内，Mo对钢材在进行热处理的时候出现了回火脆性，回火脆性的出现直接导致了钢材在韧性上降低。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种合金钢及其制备工艺，这种合金钢主要是通过提高Mo的质量百分比以及控制V的质量百分比以及通过(3)热处理；步骤(3)包括：(31)球化退火；(32)淬火；(33)回火，使得合金钢避免出现回火脆性，从而使得合金钢的韧性得到提高。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种合金钢，其特征在于：这种合金钢的化学组成以质量百分比计为：C：0.38～0.43、Mn：0.80～1.00、Si：0.2～0.3、P：0～0.015、S：0～0.005、Cr：4.85～5.40、Mo：2.25～2.5、V：0.80～1.00、Ni：0～0.25、Cu：0～0.2和Fe：88.9～90.72。通过采用上述技术方案，通过提高Mo的质量百分比以及将V的质量百分比控制在0.80到1.00之间，从而使得Mo对合金钢在进行热处理的时候避免出现回火脆性，进而来提高合金钢的韧性。本专利技术的进一步设置为，所述的合金钢的最佳化学组成以质量百分比计为：C：0.4、Mn：0.9、Si：0.25、P：0.005、S：0.002、Cr：5.13、Mo：2.38、V：0.9、Ni：0.125、Cu：0.1和Fe：89.808。通过采用上述技术方案，上述合金钢的化学组成为最佳化学组成百分比，当使用此百分比时，Mo和V共同使得合金钢在热处理的过程中可细化钢的组织和晶粒，提高晶粒粗化的温度，从而增加了钢的韧性和耐磨性；并且在合金钢在熔炼过程中，Mo与Si结合，在合金钢的表面形成一层氧化薄膜，使得合金钢在高温中更加稳定。本专利技术的进一步设置为，所述合金钢的化学组成以质量百分比计为：C：0.38～0.43、Mn：0.80～1.00、Si：0.2～0.3、P：0～0.015、S：0～0.005、Cr：4.85～5.40、Mo：2.25～2.5、V：0.80～1.00、Ni：0～0.25、Cu：0～0.2、Ti：0.06～0.4和Fe：88.5～90.66。通过采用上述技术方案，在合金钢中加入0.06～0.4的Ti，使合金钢在1150℃更全面的奥氏体化以及在550℃回火时消除了相应的回火脆性。这是由于P对Ti的亲和力比Fe的亲和力大得多，加入Ti后形成了稳定的大块磷化物，从而降低了钢中P的浓度，防止了P向晶界偏析，因此消除了回火脆性。本专利技术的进一步设置为，所述的制备工艺包括以下步骤：(1)熔炼：先将需要的废钢放入熔炼炉中，然后在后续的过程中逐步添加所需要的各种成分配比直至达到上述中的成分配比；(2)浇铸：根据客户不同的需求，将所得钢锭或坯料加工成客户所需的形状；(3)热处理：通过盐浴炉对模具做正火、球化退火、淬火与回火处理。通过采用上述技术方案，经过第(3)步的处理后，能够大大降低合金钢的脆性，提高合金钢耐热性、耐磨性、韧性、延展性、淬透性、抗热裂的能力以及综合力学性能，使得合金钢的各项性能都得以提高。本专利技术的进一步设置为，所述合金钢熔炼过程中当熔炼炉内的温度达到1250～1300℃时将Ti加入至熔炼炉中。通过采用上述技术方案，因为Ti与S的亲和力大于Mn与S的亲和力；在1250～1300℃的温度下Ti与S时难变形的Ti4C2S2，这种物质在高温时难溶于钢水中，继而落入熔炼炉中，可以在一定程度上出掉一部分的S，从而使得合金钢韧性的各向异性均得到了很大的改善，而在不加Ti时，S在高温时与Mn结合，形成MnS，MnS在高温中会作为杂质溶解在钢水中，从而在后期合金钢被热处理后增大了合金钢的脆性。本专利技术的进一步设置为，所述合金钢在浇铸前，先将钢模表面的氧化铁及其它杂物清理干净，然后进行吹风，保持钢模内部的清洁；在浇铸时，当钢水第一次完全覆盖钢模底部时在钢水的液面上放置至少一块纸板，再将钢水平稳的浇铸至钢模中。通过采用上述技术方案，由于高温，会将氧化铁溶解，从而使得合金钢在熔炼的过程中氧气增加，使得废钢中的C在高温且氧气不充分的条件下生成CO气泡，从而使得合金钢淬冷的时候在合金钢表面形成凸起的气泡，影响合金钢的质量；在浇铸时，当钢水第一次完全覆盖钢模底部时在钢水的液面上放置至少一块纸板，再将钢水平稳的浇铸至钢模中，通过此设置，使得在浇铸的过程中浇口缸内的钢水与模具内的钢水能够平稳的相融合，并且浇口缸内的钢水先接触纸板，然后钢水从纸板的四周均匀的流入模具中，从而使得浇铸的零件更加的光滑。本专利技术的进一步设置为，所述合金钢的热处理包括：(31)正火：将浇铸后的模具放入盐浴炉中加热至900～1020℃后，保温2～4小时后出盐浴炉空冷。通过采用上述技术方案，将合金钢内的晶粒细化和碳化物分布均匀化，同时消除在浇铸铸造时产生的魏氏体；此处理使得合金钢中的铁素体相奥氏体过度，从而使得合金钢奥氏体化；消除晶界游离的渗碳体，改善钢的性能，获得接近平衡态的组织。本专利技术的进一步设置为，所述合金钢的热处理包括：(32)球化退火：将球化退火炉温度调节至845～900℃，将上述正火空冷后的模具放至球化退火炉中，保温2～4小时炉冷至700～740℃等温停留，然后继续炉冷至500℃以下，出炉空冷。通过采用上述技术方案，通过球化退火后，使得合金钢内部组织达到或接近平衡状态，并且可以消除合金钢在经过高温熔炼后产生的内应力。如果次内应力不及时消除，将使工件在加工和使用过程中发生形变，影响工件精度。一般情况下在消除内应力的方式有人工消除和自然消除，自然消除即为将铸件置于露天场地直至消除为止，缓缓发生，从而使残余应力消除或减少；而人工则通过上述的球化退火的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合金钢，其特征在于：这种合金钢的化学组成以质量百分比计为：C：0.38～0.43；Mn：0.80～1.00；Si：0.2～0.3；P：0～0.015；S：0～0.005；Cr：4.85～5.40；Mo：2.25～2.5；V：0.80～1.00；Ni：0～0.25；Cu：0～0.2；Fe：88.9～90.72。

【技术特征摘要】
1.一种合金钢，其特征在于：这种合金钢的化学组成以质量百分比计为：C：0.38～0.43；Mn：0.80～1.00；Si：0.2～0.3；P：0～0.015；S：0～0.005；Cr：4.85～5.40；Mo：2.25～2.5；V：0.80～1.00；Ni：0～0.25；Cu：0～0.2；Fe：88.9～90.72。2.根据权利要求1所述的合金钢，其特征在于：所述的合金钢的最佳化学组成以质量百分比计为：C：0.4；Mn：0.9；Si：0.25；P：0.005；S：0.002；Cr：5.13；Mo：2.38；V：0.9；Ni：0.125；Cu：0.1；Fe：89.808。3.根据权利要求1所述的合金钢，其特征在于：所述合金钢的化学组成以质量百分比计为：C：0.38～0.43；Mn：0.80～1.00；Si：0.2～0.3；P：0～0.015；S：0～0.005；Cr：4.85～5.40；Mo：2.25～2.5；V：0.80～1.00；Ni：0～0.25；Cu：0～0.2；Ti：0.06～0.4；Fe：88.5～90.66。4.根据权利要求3所述合金钢的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：（1）熔炼：先将废钢熔化至液体状，然后在后续的过程中添加所需要的各种成分配比直至达到上述中的成分配比后，制成混合钢水；（2）浇铸：将上述得到的混合钢水制成模具；（3）热处理：对模具做正火、球化退火、淬火与回火处理。5.根据权利要求4所述合金钢的制备工艺，其特征在于：所述合金钢熔炼过程中当熔炼炉内的温度达到1250～1300℃时将Ti加入至熔炼炉中。6.根据权利要求4所述合金钢的制备工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪劲松，
申请(专利权)人：浙江通特重型锻造有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33