一种高强韧贝氏体非调质钢及其制造方法技术

本发明专利技术属于合结钢技术领域，具体地，本发明专利技术涉及一种高强韧贝氏体非调质钢及其制造方法。所述高强韧贝氏体非调质钢的组成按质量百分比为：C：0.23～0.27％；Si：0.25～0.40％；Mn：1.80～2.00％；Cr：0.50～0.60％；S：0.045

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧贝氏体非调质钢及其制造方法


[0001]本专利技术属于合结钢
，具体地，本专利技术涉及一种高强韧贝氏体非调质钢及其制造方法。

技术介绍

[0002]汽车车桥是汽车安全件，其作用是支撑车辆重量、转向机件和悬吊支架。其中，前轴形状复杂，承受冲击载荷，尤其是汽车下坡急刹车时，前轴将受汽车负荷的2/3，其强度、刚度及疲劳寿命等指标直接影响到汽车传动系统的稳定性和整车的安全性。其连接悬架与车架时，传递车轮、车架之间的各种负荷，包括垂直力、纵向力和侧向力，以及它们之间产生的扭矩，承受的载荷多为交变载荷。其质量不仅关系到汽车整车的使用性能，且关系到整车的安全性。另外，为了使钢材具有良好的加工性能，减少热处理后的材料的变形，前轴用钢还需要有均匀、稳定的淬透性。
[0003]非调质钢在锻后或轧后无须进行调质就可以获得较高的强度，是一种可以提高生产效率、降低生产成本、有利于节能减排及环境保护的绿色钢材，广泛应用于汽车、工程机械、农用机械等领域。
[0004]目前应用量大且面广的是珠光体
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铁素体型非调质钢，其不足之处在于：在同样的强度级别下，其韧性较调质钢低。与珠光体
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铁素体型非调质钢相比，贝氏体型非调质钢在同样的强度级别下，韧性更好，有着很好的应用前景。
[0005]25Mn2CrVS是目前使用的一种贝氏体型非调质钢，其典型成分：C：0.22～0.28％；Si：0.20～0.40％；Mn：1.80～2.10％；S：0.035
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0.065％；P：≤0.03％；Cr：0.40～0.60％；V：0.10～0.15％。在GB/T15712(非调质机械结构钢)标准中提到，为了保证钢材的力学性能，推荐N含量0.008％～0.020％；在中国汽车工程学会标准中，规定N含量为0.01～0.02％。目前的25Mn2CrVS材料的锻后力学性能指标：抗拉强度为900
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1040MPa，夏比冲击功KU2(20℃)≥45J，此种钢材的强韧性还有待提高。
[0006]CN 109295391 A通过增加N含量、合理添加Mn、Cr及V以及精确控制V/N质量，抗拉强度≥950MPa，夏比冲击功KU2(20℃)≥55J。1～2℃/s的冷却速度冷却至450℃以下。
[0007]对于大截面锻件，锻件内外温差大，冷却速度很难达到要求，导致钢材贝氏体转变不充分，严重影响钢材性能。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服上述问题，本申请提出了一种高强韧贝氏体非调质钢及其制造方法，用于汽车前轴用非调质钢，在原有25Mn2CrVS材料的基础上，通过添加Mo、B等合金元素，增加材料的淬透性，促进贝氏体的形成，降低贝氏体形成所需的冷速，同时细化钢材晶粒，提高钢材的冲击韧性。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]本专利技术提供了一种高强韧贝氏体非调质钢，即，一种汽车前轴用非调质钢，组成按
质量百分比为：C：0.23～0.27％；Si：0.25～0.40％；Mn：1.80～2.00％；Cr：0.50～0.60％；S：0.045
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0.065％；P：≤0.02％；V：0.11～0.14％；Mo：0.04～0.10％；B：0.0012～0.0025％；N：0.010～0.020％，其余为铁和不可避免的杂质。
[0011]进一步地，组成按质量百分比为：C：0.25～0.26％；Si：0.33～0.36％；Mn：1.92～1.95％；Cr：0.54～0.57％；S：0.048
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0.055％；P：≤0.015％；V：0.12～0.14％；Mo：0.04～0.06％；B：0.0015～0.0020％：N：0.014～0.018％，其余为铁和不可避免的杂质。
[0012]作为优选地，为保证钢性能稳定性，所述非调质钢的碳当量Ceq：0.79～0.82％，所述碳当量Ceq按照如下公式进行计算：
[0013]Ceq(％)＝C％+(1/10)Si％+(2/11)Mn％+(1/5)Cr％+(1/5)Mo％+(1/3)V％，式中：C、Si、Mn、Cr、Mo、V为所述非调质钢中相应元素的质量百分比。
[0014]进一步地，高强韧非调质钢的抗拉强度≥1000MPa，高强韧非调质钢在20℃的夏比冲击功≥55J。
[0015]本专利技术提供一种所述的高强韧非调质钢的制造方法，包括如下步骤：
[0016]1)电炉冶炼：废钢+铁水为原料，入炉铁水重量比例≥65％，控制电炉终点碳≥0.08％，终点磷≤0.010％，控制精炼到位后钢中的Alt含量0.020～0.040％，钢水在LF的精炼时间≥45min；
[0017]2)VD炉真空脱气：钢水在67Pa以下保持时间3～5min后，将底吹氩气切换成氮气，底吹流量控制在70～150NL/min，10～20min后破空，向钢中喂入硼线、硫线，破空后继续使用氮气软吹，时间控制在15～25min；
[0018]3)连铸：钢水过热度控制20～35℃，比水量0.10～0.13L/kg；
[0019]4)加热炉加热：加热总时间控制在7.5～9.0小时，均热段时间≥1.5h，均热段温度控制在1180～1220℃；终轧后钢材进入倍尺冷床缓冷，缓冷后，钢材锯切，进入下一冷床，然后收集，入坑缓冷。
[0020]作为优选，所述步骤1)中电炉出钢过程中向钢中加入Al含量＞99.7％的纯铝锭脱氧；使用石灰和精炼预熔渣造精炼渣，控制精炼渣中Al2O3含量25～32％，炉渣碱度R控制在3～6范围内。其中，纯铝锭的纯度为本领域公知的。
[0021]作为优选，所述步骤1)中精炼过程使用碳化硅和增碳剂进行扩散脱氧，碳化硅的加入量＞80kg，钢水温度＞1550℃后，取一次样分析钢水成，根据分析结果按照权利要求1所述的钢种成分的下限配加锰铁、铬铁、钼铁和钒铁等合金，出钢前根据权利要求2的成分配加合金对钢水成分进行微调。
[0022]作为优选，所述步骤2)中喂入硼线的量为0.50～1.50m/吨钢，喂入硫线的量为0.80～2.50m/吨钢。
[0023]作为优选，所述步骤3)中连铸过程采用全程保护浇注工艺，采用大圆坯连铸机浇注，铸坯断面结晶器磁搅拌电流≤150A，末端电磁搅拌电流≥200A。
[0024]作为优选，所述步骤4)中铸坯采用冷装加热工艺，步进式加热炉进行加热，预热段时间≥2.4h，预热段炉气温度控制在450～950℃，采用粗轧开坯，精轧成型的方式轧制，终轧温度控制在950～1020℃；
[0025]冷床上部使用保温罩，控制钢材冷速＜0.5℃/S，6～10min后，通过辊道进入下一冷床，冷床上钢材间隔1个空位；钢材下冷床温度控制在450～520℃；其中，轧制规格
[0026]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
[0027](1)本专利技术在原有25Mn2CrVS的基础上，增加了钼、硼合金元素，增加材料的淬透性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强韧贝氏体非调质钢，其特征在于，所述高强韧贝氏体非调质钢的组成按质量百分比为：C：0.23～0.27％；Si：0.25～0.40％；Mn：1.80～2.00％；Cr：0.50～0.60％；S：0.045
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0.065％；P：≤0.02％；V：0.11～0.14％；Mo：0.04～0.10％；B：0.0012～0.0025％；N：0.010～0.020％，其余为铁和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的高强韧贝氏体非调质钢，其特征在于，所述高强韧贝氏体非调质钢的组成按质量百分比为：C：0.25～0.26％；Si：0.33～0.36％；Mn：1.92～1.95％；Cr：0.54～0.57％；S：0.048
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0.055％；P：≤0.015％；V：0.12～0.14％；Mo：0.04～0.06％；B：0.0015～0.0020％：N：0.014～0.018％，其余为铁和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的高强韧贝氏体非调质钢，其特征在于，所述高强韧贝氏体非调质钢的碳当量Ceq：0.79～0.82％，其中，所述碳当量Ceq按照如下公式进行计算：Ceq(％)＝C％+(1/10)Si％+(2/11)Mn％+(1/5)Cr％+(1/5)Mo％+(1/3)V％，式中：C、Si、Mn、Cr、Mo、V为所述非调质钢中相应元素的质量百分比。4.根据权利要求1所述的高强韧贝氏体非调质钢，其特征在于，所述高强韧非调质钢的抗拉强度≥1000MPa，在20℃的夏比冲击功≥55J。5.一种权利要求1
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4任一所述的高强韧非调质钢的制造方法，包括如下步骤：1)电炉冶炼：废钢+铁水为原料，入炉铁水重量比例≥65％，控制电炉终点碳≥0.08％，终点磷≤0.010％，控制精炼到位后钢中的Alt含量0.020～0.040％，钢水在LF的精炼时间≥45min；2)VD炉真空脱气：钢水在67Pa以下保持时间3～5mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兵，戈文英，赵冠夫，梁娜，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：