具有纤维状组织的钢及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有纤维状组织的钢制备方法，包括：(1)钢坯经加热炉加热到1050℃～1250℃，保温时间为2.5h～3h；加热后的钢坯经热锻工序加工为热锻棒材，终锻温度为950℃～980℃；(2)将热锻棒材放入冷水中淬火；(3)将步骤2得到的钢材经加热炉加热到500℃～700℃，保温时间为1h；(4)将保温后的钢取出，随即进行温锻，锻造2～4道次；(5)重复步骤3和步骤4，直至钢材总变形量超过60％后，在空气中冷却，获得具有纤维状组织的钢。本发明专利技术还提供一种具有纤维状组织的钢，通过如前所述的具有纤维状组织的钢制备方法制成。本发明专利技术利用一般钢厂现有设备和工艺条件即可实施，在不大量增加投资和生产成本的情况下，满足产品的性能与质量要求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
具有纤维状组织的钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种具有纤维状组织的钢及其制备方法，尤其涉及一种具有纤维状组织的高强韧风电紧固件用钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]风能作为绿色清洁能源，具有可再生，转化成本低等优点。随着世界各国对风力发电所获得的能源需求不断增加，风电机组的大型化已经成为各国研究的重点。由于风电机组服役环境恶劣，且维修不便，因此对风电机组用各零部件的机械性能有较高的要求。其中紧固件作为风电装备重要零部件，为保证风电机组服役的安全性和使用寿命，不仅要求其具有良好的塑性和韧性，还要求具有耐低温冲击性能。而目前提高紧固件钢的强度一般采用合金化方法，在传统钢的基础上提高钢的洁净度，细化显微晶粒组织，提高其组织性能，但是这种方法使得材料成本较高，不利于在传统工业上的广泛应用。紧固件钢高质量和低成本成为各大企业研发的主要目标，因此，在提高高强度紧固件钢材料性能和冶金质量的同时，减少对能源的消耗，降低生产成本的需求上，研发新型非调质钢意义重大。

技术实现思路

[0003]因此，本专利技术的目的在于提供一种具有纤维状组织的钢及其制备方法，能够获得纤维状铁素体组织以及弥散分布的纳米尺度碳化物，使紧固件钢的低温韧性和强度大幅度提高，实现增强增韧的目的。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术的一种具有纤维状组织的钢制备方法，包括以下步骤：
[0005](1)中碳低合金钢铸坯经加热炉加热到1050℃～1250℃，保温时间为2.5h～3h，使其充分奥氏体化；加热后的中碳低合金钢铸坯经热锻工序加工为热锻棒材，终锻温度为950℃～980℃；
[0006](2)将热锻棒材放入冷水中淬火，获得全马氏体组织的样品；
[0007](3)将步骤2得到的钢材经加热炉加热到500℃～700℃，保温时间为1h；
[0008](4)将保温后的钢取出，随即进行温锻，锻造2～4道次；
[0009](5)重复步骤3和步骤4，直至钢材总变形量超过60％后，在空气中冷却，获得具有纤维状组织的钢。
[0010]作为优选，在步骤1中，中碳低合金钢铸坯经加热炉加热到1100℃～1150℃。
[0011]作为优选，在步骤3中，钢材经加热炉加热到650℃
[0012]作为优选，在步骤4中，将首次锻造变形量设置为30％，后续的变形量依次按5％递增，锻造3道次。
[0013]本专利技术还提供一种具有纤维状组织的钢，通过如前所述的具有纤维状组织的钢制备方法制成。
[0014]采用上述技术方案，本专利技术的具有纤维状组织的钢及其制备方法，采用大变形热锻随后淬火形成超细全马氏体组织，采用大变形两相区温锻技术，进一步拉长细化晶粒，获
得纤维状组织可以显著提高强韧性，特别是钢材的低温韧性。本专利技术利用一般钢厂现有设备和工艺条件即可实施，在不大量增加投资和生产成本的情况下，满足产品的性能与质量要求。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的具有纤维状组织的钢制备方法的流程图。
[0016]图2为实施例1中钢纵截面的金相组织图。
[0017]图3为实施例1中钢横截面的金相组织图。
具体实施方式
[0018]以下通过附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。
[0019]本专利技术实施例中涉及的紧固件钢为42CrMo钢，为本领域广为应用的材料，但本专利技术能够实现的中碳低合金钢范围不限于此。
[0020]实施例1：
[0021](1)通过中频感应熔炼炉进行冶炼，熔炼后浇铸为φ240mm，1吨左右钢锭。
[0022](2)钢锭锻造前应去除表面缺陷和头部缩孔等缺陷。
[0023](3)将钢锭加热至1100℃～1150℃，保温3h。
[0024](4)将钢锭从加热炉中取出，开始锻造至φ85mm；待温(在φ100mm时待温)，终锻温度为950℃～980℃。
[0025](5)迅速放入到循环的冷水(室温)中淬火。具体操作是淬火人员穿戴好防护物品，用淬火夹具将锻造后钢棒迅速放入到循环的冷水中进行淬火处理。
[0026](6)然后将加热炉的温度调到650℃，将淬火后的钢棒放入炉中，保温1h。
[0027](7)将钢棒从炉中取出，迅速在650℃进行控温锻造。具体操作为：将首次锻造变形量设置为30％，后续的变形量依次按5％递增，锻造3道次。
[0028](8)重复进行步骤(6)，即将钢棒再放入温度为650℃的加热炉中重复进行保温1h，然后再重复进行步骤(7)的锻造。
[0029](9)总计进行3个“步骤(6)～步骤(7)”的循环后，最终得到变形量为60％～90％的钢棒，随后放在空气中冷却。
[0030]得到具有良好低温韧性的钢棒的纵截面金相图如图2所示，从图中可以看出，获得了纤维状细长的晶粒与弥散析出的纳米级粒子相结合的显微组织。钢棒的横截面金相图如图3所示。
[0031]实施例2：
[0032](1)中频感应熔炼炉冶炼，熔炼后浇铸为φ240mm，1吨左右钢锭
[0033](2)钢锭锻造前应去除表面缺陷和头部缩孔等缺陷。
[0034](3)将钢锭加热至1100～1150℃，保温2.5h。
[0035](4)将钢锭从加热炉中取出，开始锻造至φ85mm；待温(在φ100mm时待温)，终锻温度为950℃～980℃。
[0036](5)迅速放入到循环的冷水(室温)中淬火。具体操作是淬火人员穿戴好防护物品，用淬火夹具将锻造后钢棒迅速放入到循环的冷水中进行淬火处理。
[0037](6)然后将加热炉的温度调到700℃，将淬火后的钢棒放入炉中，保温1h。
[0038](7)将钢棒从炉中取出，迅速在700℃进行控温锻造。具体操作为：将首次锻造变形量设置为30％，后续的变形量依次按5％递增，锻造3道次。
[0039](8)重复进行步骤(6)，即将钢棒再放入温度为700℃的加热炉中重复进行保温1h，然后再重复进行步骤(7)的锻造。
[0040](9)总计进行3个“步骤(6)～步骤(7)”的循环后，最终得到变形量为60％～90％的钢棒，随后放在空气中冷却。
[0041]力学性能试验结果：
[0042]试验条件：为低温冲击实验和室温拉伸实验，所用的实验仪器为深圳三思纵横科技股份有限公司生产的金属摆锤冲击试验机和日本岛津公司生产的电子万能材料试验机。
[0043]力学性能试验数据对照表：
[0044][0045]利用两相区温锻获得纤维状组织，制备一种综合力学性能都较好的风电紧固件用钢，特别是大幅提升了抗拉强度、低温冲击韧性等性能，达到了很好的强化目的。
[0046]显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利技术创本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有纤维状组织的钢制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)中碳低合金钢铸坯经加热炉加热到1050℃～1250℃，保温时间为2.5h～3h，使其充分奥氏体化；加热后的中碳低合金钢铸坯经热锻工序加工为热锻棒材，终锻温度为950℃～980℃；(2)将热锻棒材放入冷水中淬火，获得全马氏体组织的样品；(3)将步骤2得到的钢材经加热炉加热到500℃～700℃，保温时间为1h；(4)将保温后的钢取出，随即进行温锻，锻造2～4道次；(5)重复步骤3和步骤4，直至钢材总变形量超过60％后，在空气中冷却，获得具有纤维状组织的钢。2.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻博杨，殷福星，冯建航，张昕，张毅，
申请(专利权)人：华星先进科学技术应用研究天津有限公司，
类型：发明
国别省市：