2000MPa环保耐热农机用钢及其制造方法技术

2000MPa环保耐热农机用钢及其制造方法，钢中化学成分按重量百分比为：C0.20％～0.5％、Si≤0.1％、Mn0.4％～1.5％、W0.2～2.0％、Al0.01～0.06％、Ca0.0005％～0.05％、Re0.001％～0.5％、Sn0.001％～0.5％、B0.0010

【技术实现步骤摘要】
2000MPa环保耐热农机用钢及其制造方法


[0001]本专利技术涉及钢铁材料制备领域，特别涉及一种2000MPa环保耐热农机用钢及其制造方法。

技术介绍

[0002]农机装备的发展与水平关乎国家粮食的重大安全。农机配件用钢不断更新换代。目前较高端的入土农机配件用钢主要有两种，一种是65Mn钢油淬，成品硬度42
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45HRC，强度1200MPa，耐磨性能一般，环境污染严重，高碳热轧板强度高，硬度高，屈强比一般80％以上，加工成型难度大，且热处理易开裂，耐热性和耐腐蚀性不良；另一种是国外进口的中碳30MnB5农机用钢，成品回火后硬度46
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48HRC，强度1300MPa左右，屈强比一般也达70％以上，存在热处理易开裂，板形不好，耐热性和耐腐蚀性不理想。上述农机用钢加工的配件均存在入土工作磨擦升温时，耐磨性下降的问题，目前还没有适合水淬、硬度52HRC、强度1500MPa以上，表面耐热性、耐磨性和耐腐蚀性优良的农机配件用钢。另一方面，随着环保要求不断提高，农机用钢油淬环境污染严重的问题越越来突出，适合水淬的农机用钢是行业发展发向。
[0003]申请号为CN201510174384.3的专利文件《一种免球化退火的用CSP线生产薄规格工具钢的方法》叙述的是厚度1
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2.5mm薄工具钢钢板的生产方法，不能满足厚规格工具用钢板的使用需求；采用低温轧制、快冷到马氏体转变温度附近低温卷取，再回火得到回火索氏体降低强硬性的生产工艺，一方面对卷取机能力要求极高，另一方面卷取过程中发生马氏体相变，马氏体脆性极大，极易断带，且卷后要进行550～700℃高温回火处理，成本较高。该工艺控制脱碳深度不超过板厚的1％。
[0004]一种免退火型中高碳钢板制造方法CN201310076240.5和一种免退火处理热轧S45C板带生产方法CN201110411594.1采用两相区或铁素体区低温大压下轧制，高温卷取堆垛，得到60％铁素体和部分球化珠光体，软化降低钢板硬度到80
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85HRB。这种工艺得到的钢板铁素体量多，块大，必须淬火回火才能使用，而且热处理后硬度低，不能满足高端工具钢使用要求。
[0005]申请号为201510687941.1的专利文件公开了一种合金工具钢及其生产方法，涉及一种中碳工具钢，钢中含有：C 0.5％，Si 0.2％，Mn 0.5％，Cr 5.0％，Mo 2.3％，V 0.5％，S≤0.003％，P≤0.02％，该合金工具钢中加入Cr、Mo、V等合金较多，冶炼需采用电渣重熔浇注铸锭，成材率低，需要软化退火、球化退火、淬火、回火等多道热处理工序，成本高，不适于加工制造形状复杂的各类工具。
[0006]申请为CN104630618A的专利文件《一种家用园艺工具用钢55MnB及其制备方法》中描述的钢板厚度仅为3～5mm，应用范围有限，不能满足更薄规格或更厚规格的需求。此专利采用含硼的成分设计，但并未强调对氧、氮的控制，钢液中的硼很容易与氧和氮化合，形成化合物，不仅减弱固溶硼的提高淬透性作用，而且，B、N的化合物相易在晶界偏聚成网状，产生硼脆现象，导致脆性大等缺陷。含硼钢的热变形抗力大，热轧板形不易控制，热轧板板形
不良，后续加工热处理工艺也很难再校平，严重影响成品质量。另一方面该专利描述的钢板的屈服强度390MPa～470，抗拉强度750～820MPa，延伸率17～26％，强度仍然较高，加工仍存在一定难度。且描述的生产工艺采用750℃高温卷取，钢板表面脱碳严重，表面氧化铁皮较厚，用户打磨量较大，影响生产效率。
[0007]ZL201610727654.3的专利文件《一种加工性能优异的园艺工具用钢及其生产方法》得到的钢板组织为粗大片状珠光体+球化珠光体，表面脱碳层0.01mm以上，表面质量不好，折弯易开裂，加Cr\Ni\Cu成本高，淬火硬度52HRC,强度不足1500MPa。
[0008]一种适合水淬的热轧带钢耙片及其制造方法ZL 201410250576.3，一种耙片用热轧带钢及生产方法与耙片处理方法ZL 201410253770.7，一种耙片用钢、生产方法及耙片处理方法201410253772.6，一种耙片用带钢及生产方法与耙片热处理方法ZL 201410250902.0，这四个专利文件中采用中碳含硼成分设计，同时加Cr\Ti\V\Nb，成本高，硼活泼特别难控制，且需要控制Ti\V\Nb与N的比例，控制精度要求高，冶炼难度大，板形不好，热处理后平整度差，卷取温度较高，表面氧化脱碳严重。
[0009]上述现有技术提及的钢种及生产方法均未提及耐热性、耐腐蚀性技术，不适于加工高端耐热、耐腐蚀入土农机配件使用要求。为适应时代发展，满足农机配件更新换代需求，急需开发硬度60HRC、强度2000MPa以上，耐热性和耐腐蚀性优良，适合水淬的农机配件用钢。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种2000MPa环保耐热农机用钢及其制造方法，本专利技术生产的农机用钢表面质量高，适合水淬，更环保。本专利技术生产的农机用钢热轧板组织为均匀细小珠光体和铁素体，珠光体团小于10μm，屈强比60％以下，表面光洁，无晶界氧化层，热处理后高温工作环境下基体硬度58HRC以上，拉抻强度2000MPa以上。生产的农机配件，表面硬度65HRC以上，耐磨性、耐热性和耐腐蚀性优异。
[0011]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0012]2000MPa环保耐热农机用钢，钢中化学成分按重量百分比为：C 0.20％～0.5％、Si≤0.05％、Mn 0.4％～1.5％、W 0.2～2.0％、Al 0.01％～0.06％、Ca 0.0005％～0.05％、Re 0.01％～0.5％、Sn 0.1％～1.0％、B 0.001％
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0.005％、N≤0.005％、Mg 0.0008％～0.05％、Ca/S≥0.2、Ca/Mg≥1、Ca/Re≥0.05、P≤0.020％、S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0013]以下详细阐述本专利技术的农机用钢各合金成分作用机理：
[0014]C是钢中主要的固溶强化元素，且本专利技术中需足量的C提升强硬性，C含量若低于0.40％，则很难保证钢板强硬性，另一方面C含量若高于0.50％，则热轧板强度过高，恶化钢的韧塑性，影响屈强比，成型性不好。因此，本专利技术C含量要控制在0.20％～0.50％。
[0015]Mn价格相对便宜，是良好的脱氧剂和脱硫剂，是保证钢的强度和韧性的必要元素。锰和铁能无限固溶形成固溶体，提高硬度和强度，对塑性的影响相对较小。Mn与S结合形成MnS，避免晶界处形成FeS而导致的热裂纹影响工具钢的热成形性。同时Mn也是良好的脱氧剂并增加淬透性。钢中Mn含量低，不能满足高强硬性的要求，Mn含量过高偏析严重，影响焊接性能和成型性，且增加生产成本，因此，综合考虑成本及性能要求等因素，Mn含量应该控
制在0.4％～1.5％。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.2000MPa环保耐热农机用钢，其特征在于，钢中化学成分按重量百分比为：C 0.20％～0.5％、Si≤0.05％、Mn 0.4％～1.5％、W 0.2～2.0％、Al 0.01％～0.06％、Ca 0.0005％～0.05％、Re 0.01％～0.5％、Sn 0.1％～1.0％、B 0.001％
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0.005％、N≤0.005％、Mg 0.0008％～0.05％、Ca/S≥0.2、Ca/Mg≥1、Ca/Re≥0.05、P≤0.020％、S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的2000MPa环保耐热农机用钢，其特征在于，所述农机用钢钢板为细片状珠光体和细小铁素体块混合组织，珠光体团和铁素体块直径均不大于10μm；钢板中珠光体片间距0.3μm～0.9μm；热处理后组织为直径小于20nm的碳锡化物均匀分布的板条状马氏体组织。3.根据权利要求1所述的2000MPa环保耐热农机用钢，其特征在于，所述农机用钢钢板屈强比60％以下；热处理后200℃以上温度工作条件下，钢板基体硬度58HRC以上，钢板抗拉强度2000MPa以上。4.根据权利要求1所述的2000MPa环保耐热农机用钢，其特征在于，所述农机用钢钢板中非金属夹杂物不超过1.0级；钢板表面晶界氧化层为0mm；偏析不超过1.5级。5.如权利要求1
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4其中任意一项所述的2000MPa环保耐热农机用钢的制造方法，其特征在于，方法包括：1)冶炼工艺：a)采用Al脱氧剂脱氧，精炼氧含量≤0.0020％以后，加Ca处理至少5分钟，然后再加Re、Mg、Sn、W合金，在精炼后期加硼合金化，钢水加硼后≤8分钟结束精炼；b)连铸采用压下工艺和结晶器电磁搅拌，铸坯厚度170mm～250mm，压下量2mm～10mm；连铸结晶器电磁搅拌电流强度500A～1000A，电磁搅拌1分钟～3分钟，连铸拉速1.0m/min～1.4m/min；2)轧制工艺：包括粗轧、精轧、第三次轧制三个过程：a)粗轧采用首道次≥50％大压下率轧制；b)精...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉，王英海，赵宝存，郭晓宏，刘志伟，张瑞琦，孙傲，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：