【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金，具体地，本专利技术涉及一种顶压机缸套用中碳高强钢及其制造方法。
技术介绍
1、目前用于制造金刚石的顶压机制造企业通常选用中碳crmo系列材料制作液压缸缸套，但随着人造金刚石技术向着高端化发展，顶压机向着超高强度化发展，实际生产中缸套的油压高压可达到超高压137mpa，单缸的公称压力要求已经由6000kn提高到了8000kn，以满足顶压机更大合成压力的需求。现有的中碳crmo系列材料力学性能无法满足大型化设备对于缸套更高强度及韧性的要求；急需对现有的缸套材料做出升级，期望得到硬度更高，使用寿命更长的缸套。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述问题，针对超高强度顶压机缸套的高强度及韧性的使用要求，提供了一种顶压机缸套用中碳高强钢及其制造方法，通过钢的合金化和制造工艺设计，通过合理的成分设计及工艺过程控制，提高了材料的强度和韧性。
2、本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
3、一种顶压机缸套用中碳高强钢，其化学成分质量百分比为：c：0.33～0.40％、si：0.17～0.37％、mn：0.50～0.80％、p：≤0.015％、s：≤0.010％、v：0.12～0.22％、al：0.020～0.050％、ti：≤0.003％、cr：1.10～1.20％、mo：0.20～0.30％，ni：≤0.20％、cu：≤0.20％、[n]：60×10-4％～80×10-4％、[o]：≤15×10-4％、[h]：≤1.5×10-4％
4、本专利技术的技术特点之一在于钢的化学成分设计：
5、碳是钢中最基本的强化元素，为保证钢的强度、韧性，控制c：0.33～0.40％；
6、为保证mn、cr、mo的固溶强化作用，且发挥mo的回火稳定性，有效消除或降低其中的残余应力，控制mn：0.50～0.80％，cr：1.10～1.20％，mo：0.20～0.30％；
7、钒是强的碳、氮化物形成元素，在调质处理后能够析出超显微氮化物，提高钢的强度和韧性，为保证v的强化效果，并防止含量过高对钢的韧性产生不利影响，控制v：0.12～0.22％，控制n：0.0060～0.0080％。
8、铝是钢中常用的脱氧剂，亦是细化晶粒元素，从保证钢液脱氧和细化晶粒角度出发，控制al：0.020～0.050％；
9、ti含量过高，析出的tin会对韧性造成不利影响，且影响钢的疲劳寿命，控制ti：≤0.003％；钛是钢中的残余元素，因产品制造过程使用原辅料的不同，导致钢中残余钛元素含量的不同，由于析出的tin夹杂物会降低钢的韧性，且影响钢的疲劳寿命，因此本专利技术控制ti≤0.003％，且残余含量越低越好；
10、另外，钢中有害元素p、s等会提高钢的脆性转变温度，恶化钢的冲击性能，本专利技术严格控制钢中p：≤0.015％、s：≤0.010％；钢中气体含量会对钢的洁净度、氢致裂纹造成不利影响，为保证钢的可靠性和内部质量，控制钢中[o]≤15ppm、[h]≤1.5ppm。
11、本专利技术的技术方案还有：所述中碳高强钢钢坯制得锻件调质处理后的强韧性指标为：屈服强度≥1000mpa、抗拉强度≥1200mpa，冲击韧性(ku2，23±5℃)≥100j/cm2。
12、本专利技术的技术方案还有：在上述优化设计基础上，为保证钢的性能稳定一致，优选的，钢的组成按质量百分数为：
13、c：0.36～0.38％、si：0.20～0.25％、mn：0.60～0.65％、p：≤0.012％、s：≤0.005％、v：0.15～0.17％、mo：0.22～0.24％、al：0.025～0.035％、ti：≤0.003％、cr：1.12～1.17％、ni：≤0.10％、cu：≤0.10％、[n]：60×10-4％～80×10-4％、[o]：≤12×10-4％、[h]：≤1.5×10-4％，其余为fe和不可避免的杂质。
14、本专利技术还提供了一种顶压机缸套用中碳高强钢的制造方法，包括以下步骤：
15、(1)冶炼
16、采用电炉或转炉冶炼，控制终点[c]：0.12～0.15％，[p]≤0.008％，残余元素含量符合设计要求；
17、控制出钢温度在1600～1640℃之间，避免出现高温回磷现象；
18、出钢过程加入采用“铝锭+低钛合成渣”的预脱氧工艺，其中，铝锭加入量为1.5～2.5kg/t钢，低钛合成渣加入量为7～10kg/t钢，低钛合成渣ti≤0.015％；
19、(2)精炼
20、采用lf炉精炼，选用流动性良好、碱度大于5.0的强还原性渣，精炼过程保持白渣时间大于25min，确保良好的脱硫条件；
21、lf出钢前10分钟喂入0.2～0.5m/t钢纯钙线进行轻钙夹杂物变性处理，好处在于保证高熔点al2o3夹杂物生成低熔点的12cao·7al2o3，利于提高钢水可浇性；同时，能减少球状不变形钙铝酸盐夹杂物的生成，能有效提高产品使用寿命；
22、精炼后进行vd或rh真空处理，全程采取增压、吹氮工艺，吹氮流量为(80～120)×2nl/min，真空度小于67pa，保持时间≥15min；软吹时间≥30min。
23、(3)浇注
24、采用全保护浇注进行连铸，钢包开浇过程对引流砂进行吹气清理，中间包液面采用低钛碱性覆盖剂(下层)及低钛空心颗粒覆盖剂(上层)双层覆盖剂保护，其中双层覆盖剂的ti≤0.015％；
25、连铸过程中采用结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌；
26、控制中间包钢水温度1518～1528℃，根据不同圆坯坯型合理选择拉速0.15～0.30m/min；
27、铸坯必须及时入坑缓冷，缓冷时间60～80h，出坑温度小于150℃。
28、相较于crmo钢中35crmo的制备工艺，本专利技术的制备方法做了以下改进：(1)对过程ti含量的控制(比如使用低钛合成渣、中间包液面采用低钛碱性覆盖剂(下层)及低钛空心颗粒覆盖剂(上层)双层覆盖剂保护等)做出了明确要求；(2)对n含量提出了明确的控制要求，采取全程增压、吹氮工艺，利于在调质处理后析出超显微氮化物，提高钢的强度和韧性；(3)对v含量提出了明确的控制要求，以保证在调质处理后能够析出超显微氮化物，提高钢的强度和韧性，为保证v的强化效果，并防止含量过高对钢的韧性产生不利影响。
29、本专利技术的技术方案还有：所述制造方法适用于规格圆坯的制备。
30、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过加入v、al、n对材料进行晶粒细化，并控制ti、p、s、o、h的最大含量，运用合理成分设计生产工艺设计，提高了钢坯制得锻件调质处理后的力学性能，同时提高了材料的强度及韧性，保证了顶压机缸套的强度和冲击韧性，满足了用户加工使用需求。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种顶压机缸套用中碳高强钢，其特征在于，钢的组成按质量百分数为：
2.根据权利要求1所述的顶压机缸套用中碳高强钢，其特征在于，所述中碳高强钢钢坯制得锻件调质处理后的强韧性指标为：屈服强度≥1000MPa、抗拉强度≥1200MPa，冲击韧性(KU2，23±5℃)≥100J/cm2。
3.根据权利要求1所述的顶压机缸套用中碳高强钢，其特征在于，优选的，钢的组成按质量百分数为：
4.一种权利要求1-3任一所述的顶压机缸套用中碳高强钢的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的顶压机缸套用中碳高强钢的制造方法，其特征在于，所述制造方法适用于规格圆坯的制备。
【技术特征摘要】
1.一种顶压机缸套用中碳高强钢，其特征在于，钢的组成按质量百分数为：
2.根据权利要求1所述的顶压机缸套用中碳高强钢，其特征在于，所述中碳高强钢钢坯制得锻件调质处理后的强韧性指标为：屈服强度≥1000mpa、抗拉强度≥1200mpa，冲击韧性(ku2，23±5℃)≥100j/cm2。
3....
【专利技术属性】
技术研发人员：赵冠夫，戈文英，慕长征，刘辉，孟庆杰，刘兵，梁娜，马传庆，张利平，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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