一种高淬透性渗碳钢、制造方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种高淬透性渗碳钢、制造方法及应用，采用二步法工艺制备高淬透性渗碳钢，第一步，制备高淬透性渗碳钢的原材料依次经过转炉炼钢、LF精炼、VD真空处理、连铸、钢坯坑冷的步骤制备连铸坯；第二步，对连铸坯依次经过加热、除磷、轧制、冷却的步骤获得高淬透性渗碳钢；通过控制主要合金元素C、Mn、Cr、Mo提高强度，使得棒材的的抗拉强度≥1280MPa、屈服强度≥1000MPa、延伸率≥12％、断面收缩率≥50％；同时通过控制Al、N含量，棒材的晶粒细小均匀7.0～8.0级，同时具备较强的韧性，冲击功KU2≥60J，通过控制轧制，使所述棒材具有均匀分布的铁素体珠光体组织，无其他影响使用的非平衡组织存在，能够满足工程机械液压泵主动轴的性能要求。的性能要求。的性能要求。

【技术实现步骤摘要】
一种高淬透性渗碳钢、制造方法及应用


[0001]本专利技术属于结构钢领域，尤其是一种高淬透性渗碳钢、制造方法及其在工程机械液压泵主动轴的应用。

技术介绍

[0002]传统工程机械液压泵主动轴材料多采用38CrMoAlA，该钢经氮化处理后具有较高的表面硬度和耐磨性能，能够承受热冲击负荷和往复磨损条件下的工作条件，但受工艺条件限制明显容易出现淬火开裂，同时在氮化过程中容易出现氮化层白亮带等异常现象，影响后续使用；部分企业尝试使用普通的渗碳钢，但由于淬透性低导致心部硬度不够易出现断裂现象，使其使用受到限制。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的不足，本专利技术提出了一种高淬透性渗碳钢、制造方法及应用，通过控制主要合金元素C、Mn、Cr、Mo提高强度，使得棒材的的抗拉强度≥1280MPa、屈服强度≥1000MPa、延伸率≥12％、断面收缩率≥50％；同时通过控制Al、N含量，棒材的晶粒细小均匀7.0～8.0级，同时具备较强的韧性，冲击功KU2≥60J，通过控制轧制，使所述棒材具有均匀分布的铁素体珠光体组织，无其他影响使用的非平衡组织存在，能够满足工程机械液压泵主动轴的性能要求。
[0004]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0005]一种高淬透性渗碳钢的制备方法，采用二步法工艺制备高淬透性渗碳钢，第一步，制备高淬透性渗碳钢的原材料依次经过转炉炼钢、LF精炼、VD真空处理、连铸、钢坯坑冷的步骤制备连铸坯；第二步，对连铸坯依次经过加热、除磷、轧制、冷却的步骤获得高淬透性渗碳钢。r/>[0006]进一步，对第二步冷却后的高淬透性渗碳钢进行分段、精整、探伤，将合格的高淬透性渗碳钢包装入库。
[0007]进一步，在第二步中，利用高压水对加热后的钢坯进行除磷处理，且保持终轧温度≥850℃。
[0008]进一步，LF精炼阶段要求白渣时间≥20分钟，吊包前进行前Ca处理。
[0009]进一步，VD真空处理阶段要求在真空度≤67pa下保持时间≥10分钟；软吹氩时间≥20分钟。
[0010]进一步，在连铸阶段，连铸液相线温度1508℃；中间包过热度：开浇炉过热度控制30～45℃，连浇炉20～35℃；中间包内的钢液经连铸结晶器，加电磁搅拌，结晶器电磁搅拌400A/2Hz、末端电磁搅拌300A/10Hz；浇注出连铸坯，开浇前向中包吹氩气排空，待加入覆盖剂后再关闭排空氩气。
[0011]进一步，依据过热度调整拉速0.95～1.15m/min，拉速每分钟调整幅度不超过0.05m/min。
[0012]进一步，在加热阶段内，预热段≤800℃，加热I段880～1100℃，加热II段1150～1220℃，均热段1150～1220℃，加热时间≥180min。
[0013]一种高淬透性渗碳钢，渗碳钢化学元素质量百分比为：C：0.18～0.22％、Si：0.20～0.30％、Mn：1.06～1.14％、P≤0.015％、S≤0.015％、Cr：1.31～1.39％、Ni≤0.30％、Cu≤0.10％、Mo：0.22～0.28％、Al：0.015～0.025％、N：0.0060～0.012％、Al/N≥2.0、Pb≤0.008％、Sn≤0.02％、As≤0.025％、Sb≤0.010％、B≤0.0003％、[O]≤0.0020％、H≤0.0002％、余量为Fe及不可避免的杂质。
[0014]进一步，渗碳钢化学元素质量百分比为：C：0.18～0.20％、Si：0.20～0.25％、Mn：1.06～1.10％、P≤0.015％、S≤0.015％、Cr：1.31～1.36％、Ni≤0.30％、Cu≤0.10％、Mo：0.22～0.28％、Al：0.015～0.022％、N：0.0060～0.010％、Al/N≥2.0、Pb≤0.008％、Sn≤0.02％、As≤0.025％、Sb≤0.010％、B≤0.0003％、[O]≤0.0020％、H≤0.0002％、余量为Fe及不可避免的杂质。
[0015]进一步，渗碳钢化学元素质量百分比为：C：0.18～0.22％、Si：0.22～0.30％、Mn：1.08～1.14％、P≤0.015％、S≤0.015％、Cr：1.34～1.39％、Ni≤0.30％、Cu≤0.10％、Mo：0.22～0.28％、Al：0.018～0.025％、N：0.0090～0.010％、Al/N≥2.0、Pb≤0.008％、Sn≤0.02％、As≤0.025％、Sb≤0.010％、B≤0.0003％、[O]≤0.0020％、H≤0.0002％、余量为Fe及不可避免的杂质。
[0016]一种高淬透性渗碳钢的应用，将采用上述制备方法制备的高淬透性渗碳钢用于工程机械液压泵主动轴。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]采用本专利技术的方法得到的工程机械液压泵主动轴用高淬透性渗碳钢的显微组织由铁素体和珠光体组成，且具备均匀的分布。
[0019]本专利技术通过控制工程机械液压泵主动轴用高淬透性渗碳钢棒材中Al和N的含量，奥氏体晶粒度细小均匀，7.0～8.0级。
[0020]本专利技术通过Cr元素的添加降低了C的活度，减轻了加热和轧制过程中的脱碳，使得圆钢脱碳不高于0.8％D，同时由于Cr元素是强碳化物形成元素，显著提高了圆钢的力学性能，使得圆钢的抗拉强度达到1280MPa以上，屈服强度达到1000MPa以上、延伸率达到12％以上、断面收缩率达到50％以上、KU2达到60J以上。
[0021]通过上述组分方案、冶炼和轧制方法制得的液压泵主动轴用高淬透性渗碳钢满足以下性能要求：
[0022]抗拉强度Rm：1280～1560MPa、Rel：1000～1207MPa、A％：12～16％、Z：50～60％、KU2:60～76J；
[0023]棒材低倍组织：一般疏松≤1.0级，中心疏松≤1.0级，偏析≤1.0级；
[0024]棒材的纯净度：A细≤1.0级、A粗≤0.5级、B细≤1.0级、B粗≤1.0、C细≤0.5级、C粗≤0.5级、D细≤1.0级、D粗≤1.0级、Ds≤1.0级；
[0025]奥氏体晶粒度7.0～8.0级；
[0026]脱碳层≤0.8％D。
附图说明
[0027]图1是本专利技术高淬透性渗碳钢成品棒材1/2R处的奥氏体晶粒度图片；
[0028]图2中，2a、2b分别是本专利技术高淬透性渗碳钢成品棒材距外表面1/4处和1/2处的金相组织图片。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]本专利技术所提出的一种高淬透性渗碳钢，渗碳钢化学元素质量百分比如下：
[0031]C：0.18～0.22％，Mn：1.06～1.14％；利用C和Mn提高工程机械液压泵主动轴用高淬透性渗碳钢强度；但是碳含量高对塑性不利，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高淬透性渗碳钢的制备方法，其特征在于，采用二步法工艺制备高淬透性渗碳钢，第一步，制备高淬透性渗碳钢的原材料依次经过转炉炼钢、LF精炼、VD真空处理、连铸、钢坯坑冷的步骤制备连铸坯；第二步，对连铸坯依次经过加热、除磷、轧制、冷却的步骤获得高淬透性渗碳钢。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对第二步冷却后的高淬透性渗碳钢进行分段、精整、探伤，将合格的高淬透性渗碳钢包装入库。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在第二步中，利用高压水对加热后的钢坯进行除磷处理，且保持终轧温度≥850℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，LF精炼阶段要求白渣时间≥20分钟，吊包前进行前Ca处理。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，VD真空处理阶段要求在真空度≤67pa下保持时间≥10分钟；软吹氩时间≥20分钟。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在连铸阶段，连铸液相线温度1508℃；中间包过热度：开浇炉过热度控制30～45℃，连浇炉20～35℃；中间包内的钢液经连铸结晶器，加电磁搅拌，结晶器电磁搅拌400A/2Hz、末端电磁搅拌300A/10Hz；浇注出连铸坯，开浇前向中包吹氩气排空，待加入覆盖剂后再关闭排空氩气。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，依据过热度调整拉速0.95～1.15m/min，拉速每分钟调整幅度不超过0.05m/min。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在加热阶段内，预热段≤800℃，加热I段880～1100℃，加热II段1150～1220℃，均热段1150～1220℃，加热时间≥180min。9.一种采用如权利要求1所述方法制备的高淬透性渗碳钢，其特征在于，渗碳钢化学元素质量百分比为：C：0.18～0.22％、Si：0.20～0.30％、Mn：1.06～1.14％、P≤0.01...

【专利技术属性】
技术研发人员：安金敏，屈小波，王鲁义，张华，胡俊辉，
申请(专利权)人：江苏永钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：