【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金，具体涉及一种低变形耐磨导轨用圆钢及其制备方法。
技术介绍
1、现代国防等装备中许多关键零部件用普通加工设备无法达到要求，必须采用高速、高精度的数控机床才能满足加工要求。导轨为数控机床的传动和定位功能部件，在其加工过程中，变形稳定性对导轨精度影响较大，在工作中，因承受高交变载荷产生疲劳和磨损也会降低导轨精度，进而制约了国内高档数控机床的高精度、高刚性、高稳定性、高精度保持性和长寿命。目前，高档数控滚齿机床和龙门镗铣加工中心用导轨多采用φ72～φ85mm规格的s55c和gcr15钢。s55c钢因淬透性差，淬硬层深度＜2mm，生产的导轨耐磨性差；gcr15钢因易碳化物偏析生产的导轨侧弯变形量大于1.5mm，高档数控滚齿机床和龙门镗铣加工中心加工精度和疲劳性能差。
2、因此，开发一种低变形、耐疲劳、耐磨的导轨用钢，对高档数控机床工业尤其是高档数控滚齿机床和龙门镗铣加工中心发展至关重要。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种φ72～φ85mm规格的低变形耐磨导轨用圆钢及其制备方法，该圆钢热处理时变形小、生产的导轨淬硬层深，可以满足高档数控机床尤其是高档数控滚齿机床和龙门镗铣加工中心导轨材料的需求。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案是：
3、一种低变形耐磨导轨用圆钢，其化学成分组成及质量百分含量为：c：0.51～0.62%、si：0.41～0.50%、mn：0.66～1.25%、cr：0.65～0.92%
4、所述导轨用圆钢的规格为φ72mm～φ85mm。
5、所述导轨用圆钢带状组织级别≤1.5级，中心疏松≤1.5级；其生产的导轨热处理侧弯变形量≤1.5mm，导轨热处理上下弯变形量≤2.0mm，导轨淬硬层深度2.0～3.3mm。
6、本专利技术各成分的功能机理为：
7、碳（c）：c是钢中强化元素,可提高钢的强度和硬度，但会减少韧性和软性。碳含量太高，导轨淬火后产生粗大的马氏体组织，使用中易因脆性破裂而早期失效,如碳含量过低，导轨淬火后表面硬度较低，耐磨性差。本专利技术碳含量设定为0.51%～0.62%。
8、硅（si）：si作为脱氧剂使用，形成sio2或者硅氧夹杂物。硅提高钢的硬度、弹性极限、抗拉强度，降低伸长率以及冲击值。此外，si在钢中可强烈阻止渗碳体析出，从而提高钢的回火抗力，且可使贝氏体索氏体板条间存在一层残留奥氏体(h)膜，形成准贝氏体组织，从而明显提高钢的强韧性及疲劳性能。本专利技术si含量设定为0.41%～0.50%。
9、锰（mn）：mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，与钢中的s结合而生成硫化锰(mns)，从而防止作为低熔点化合物的硫化亚铁(fes)的生成，阻止高温龟裂的发生。锰在钢中降低临界转变温度，适量的锰细化珠光体，有效提高导轨强度，同时不显著降低导轨的塑性、冲击韧性。锰含量过高（达1.5%以上）使钢材变脆变硬，并降低钢材的抗锈性和可焊性。本专利技术mn含量设定为0.66%～1.25%。
10、铬(cr)：cr是碳化物形成元素，能部分溶于奥氏体中强化基体且不降低韧度，推迟过冷奥氏体转变，增加钢的淬透性。铬能提高导轨的强度和硬度，提高耐磨性，但会降低钢材的伸长率和断面收缩率，导致降低导轨的塑性，本专利技术cr含量设定为：0.65%～0.92%。
11、钒（v）：v与c、n形成碳氮化物，细化晶粒，抑制加热时奥氏体晶粒长大和抑制热加工形变过程中奥氏体再结晶并促进晶内铁素体组织形成，分割奥氏体晶粒，形成细小均匀等轴铁素体组织，有效提高导轨的强度和韧性。考虑电炉炼钢有含v废钢特点，兼顾成本，本专利技术v含量设定为：0.02%～0.15%。
12、钼（mo）：mo可通过固溶强化和细化晶拉提高钢的强度,改善钢的延展性和韧性,同时mo是提高淬透性的元素，从而提高导轨的淬硬层和耐磨性。考虑电炉炼钢有含mo废钢特点，兼顾成本，本专利技术mo含量设定为：0.02%～0.16%。
13、镍（ni）：ni降低珠光体转变温度，使珠光体变细,提高钢的强度。镍还可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性，同时对酸碱有较高的耐腐蚀能力。同时ni是提高淬透性的元素，从而提高导轨的淬硬层和耐磨性，考虑电炉炼钢有含ni废钢特点，兼顾成本，本专利技术ni含量设定为：0.08%～0.30%。
14、磷（p）：p可形成 fe3p化合物，在钢中非常脆弱且引起偏析，为有害元素。因此应严加控制。本专利技术p含量设定为：p≤0.015%。
15、硫（s）：s具有热脆性，降低抗拉强度、伸长率、冲击值,本专利技术s含量设定为：s≤0.020%。
16、铜（cu）：cu能提高导轨的强度、韧性和抗大气腐蚀性能，但当铜含量超过0.5%塑性显著降低。考虑电炉炼钢有含cu废钢特点，兼顾成本，本专利技术cu含量设定为：0.08%～0.30%。
17、铝(al)：al作为强脱氧剂在炼钢使用，适当的al还可细化钢的本质晶粒，提高钢材的强度和塑性，但钢中al添加量多，会导致钢水流动性变差，影响浇铸，本专利技术al含量设定为：0.013%～0.034%。
18、钨(w)：w是强碳化物形成元素，可增加钢的回火稳定性、红硬性和热强性，可形成特殊碳化物增加导轨耐磨性，考虑电炉炼钢有含w废钢特点，兼顾成本，本专利技术w含量设定为：0.00018%～0.00504%。
19、上述低变形耐磨导轨用圆钢的制备方法，包括电炉冶炼、lf精炼、rh真空精炼、立式连铸、铸坯大压下、加热和轧制工序；
20、所述电炉冶炼工序，冶炼原料选用富含v、mo、ni、cu、w等合金的废钢，出钢钢水中元素重量含量为c≥0.06%，p≤0.008%；
21、所述lf精炼工序，白渣时间40min～85min；
22、所述rh真空精炼工序，真空度40pa～67pa，真空时间8min～20min；静置时间15min～50min；
23、所述立式连铸工序，连铸坯坯型460mm×610mm，浇注温度控制在1508℃～1530℃，浇注速度控制在0.32m/min～0.4m/min；
24、所述铸坯大压下工序，压下量18mm～22mm；
25、所述加热工序，均热温度为1100℃～1240℃，在炉加热时间为8h～9h；
26、所述轧制工序，开轧温度为1060℃～1120℃，终轧温度960℃～1030℃。
27、本专利技术提供的耐磨导轨用钢，利用电炉冶炼残余v、mo、ni、cu、w等元素提升钢材的淬透性、强度，低成本替代常规大幅添加合金方法，满足了淬硬层深度2.0mm～3.3mm的耐磨导轨需求本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低变形耐磨导轨用圆钢，其特征在于，所述导轨用圆钢的化学成分组成及质量百分含量为：C：0.51～0.62%、Si：0.41～0.50%、Mn：0.66～1.25%、Cr：0.65～0.92%、V：0.02～0.15%、Mo：0.02～0.16%、Ni：0.08～0.30%、P≤0.015%、S≤0.020%、Cu:0.08～0.30%、Al：0.013～0.034%，W：0.00018～0.00504%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低变形耐磨导轨用圆钢，其特征在于，所述导轨用圆钢的规格为φ72mm～φ85mm。
3.根据权利要求1或2所述的低变形耐磨导轨用圆钢，其特征在于，所述导轨用圆钢带状组织级别≤1.5级，中心疏松≤1.5级；其生产的导轨热处理侧弯变形量≤1.5mm，导轨热处理上下弯变形量≤2.0mm，导轨淬硬层深度2.0～3.3mm。
4.基于权利要求1-3任一项所述的低变形耐磨导轨用圆钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括电炉冶炼、LF精炼、RH真空精炼、立式连铸、铸坯大压下、加热和轧制工序；
...【技术特征摘要】
1.一种低变形耐磨导轨用圆钢，其特征在于，所述导轨用圆钢的化学成分组成及质量百分含量为：c：0.51～0.62%、si：0.41～0.50%、mn：0.66～1.25%、cr：0.65～0.92%、v：0.02～0.15%、mo：0.02～0.16%、ni：0.08～0.30%、p≤0.015%、s≤0.020%、cu:0.08～0.30%、al：0.013～0.034%，w：0.00018～0.00504%，余量为fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低变形耐磨导轨用圆钢，其特征在于，所述导轨用圆钢的规格为φ72mm～φ85mm。
3.根据权利要求1或2所述的低变形耐磨导轨用圆钢，其特征在于，所述导轨用圆钢带状组织级别≤1.5级，中心疏松≤1.5级；其生产的导轨热处理侧弯变形量≤1.5mm，导轨热处理上下弯变形量≤2.0mm，导轨淬硬层深度2.0～3.3mm。
4.基于权利要求1-3任一项所述的低变形耐磨导轨用圆钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括电炉冶炼、lf精炼、rh真空精炼、立式连铸、铸坯大...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄永建，孙晓明，杨锋功，黄胜永，刘军会，相楠，彭业亮，王成杰，
申请(专利权)人：石家庄钢铁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。