【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于合金钢领域，具体涉及一种高硬度高韧性钢及其制造方法。
技术介绍
1、随着精密机床向高速度、高精度、高自动化方向发展，对机床重要零部件材料的性能提出更高要求。不但要求零部件材料具有高的刚性、耐磨性及优良切削加工性，同时又要求材料具有良好的冲击韧性，以减少磨裂倾向和校直困难。
2、目前在保证钢具有一定硬度同时提高钢冲击韧性的方法有以下几种：(1)细化奥氏体晶粒，如强碳化物形成元素ti、nb、v等；(2)提高钢回火稳定性，如同时加入cr、mn、mo等元素；(3)细化碳化物，碳化物细小、园整、分布均匀和适量对韧度有利；(4)降低或消除回火脆性，如加入w、mo等元素；(5)在保证强度时，尽可能降低含c量。以上为提高钢韧性的常用方法。
3、中国专利公开号cn106591719a公开了一种含ca低合金耐候钢及其制备方法和应用。该专利技术钢属于低碳钢，通过在合金中添加适量的ca元素，改变钢中夹杂物的尺寸和分布，利于钢中细小夹杂物生成并呈现均匀弥散分布，使得钢中组织更加均匀，提高钢的强度和自然条件下的耐蚀性。但该合金钢中c、ni、ca元素含量比本专利技术钢低。
4、中国专利公开号cn106939391a公开了一种微ca合金化易切屑高强度胀断连杆用钢及制造方法。该专利技术通过优化钢中关键元素含量，特别采用ca元素微合金化，获得一种具备高强度、良好的切屑加工性能的连杆用钢。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高硬度高韧性钢及其制造方法，解决了
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、本专利技术在合金中添加cr、ni、v等合金元素并限定合金元素的含量，使得合金在热处理时弥散均匀析出碳化物，保证合金具有较高的强度性能。特别地通过ca元素添加，使得钢液中夹杂物尺寸细小且弥散分布，保证合金具有较高的冲击韧性。
4、具体地，本专利技术所述的高硬度高韧性钢，其成分重量百分比为：c：0.40～0.68％，si：0.15～0.25％，mn：0.20～0.60％，p≤0.02％，s≤0.02％，cr：1.10～1.50％，v：0.10～0.30％，ni：0.60～1.00％，ca：0.0056～0.012％，余量包含fe和其它不可避免的杂质，杂质元素的总量低于0.05wt％；且需同时满足：％ca≥0.008(％ni)+0.0042(％mn)。
5、进一步，所述余量为fe和其它不可避免的杂质。
6、本专利技术所述高硬度高韧性钢的洛氏硬度hrc≥58，冲击韧性值ak≥25j/cm2。
7、在本专利技术所述高硬度高韧性钢的成分设计中：
8、c：c加入钢中可提高钢的强度和硬度。c含量过低，钢的强硬化效果不明显；c含量过高，易形成大块状液析碳化物，降低钢的强硬化效果，同时使钢的韧性变差。为获得高硬度，本专利技术钢c含量控制在0.40～0.68％范围。
9、si：si加入钢中主要起脱氧作用，但si能促进p、s的晶界偏聚，使钢的脆性倾向增加。在保证钢脱氧良好情况下，应尽量降低钢中的si含量。优选钢中si含量在0.15～0.25％范围。
10、mn：mn加入钢中既起脱氧作用又起强化作用。增加钢中的mn含量，可使钢的强度指标增加，但其含量偏高时会损害其韧性，而mn含量较低时，钢的脱氧效果较差。为此，优选合金中的mn含量为0.20～0.60％。
11、cr：cr在钢中主要贡献是提高钢的淬透性，从而有效地提高钢的硬度。高硬高韧钢的淬透性随cr含量的增加而显著增加，但当钢中cr含量大于1.5％时低温回火态的冲击韧性值随cr含量的增加而降低。为此，优选钢中的cr含量为1.10～1.50％。
12、ni：ni加入可改变钢的位错滑移方式，使位错绕过障碍物，避免产生大的应力集中，因而不易产生解理断裂，同时可增强基体交叉滑移能力，降低冷脆转变温度，提高韧性。ni加入钢液中降低ca元素活度，可使ca在铁液中溶解度增加，提高ca的收得率。ni含量低于0.60％对韧性改善及降低ca活度的作用不明显，但ni含量过高，成本明显增加。综合以上因素考虑，本专利技术选择0.60～1.00％范围。
13、v：v是强碳化物形成元素，vc碳化物具有沉淀强化和细化晶粒作用，可提高合金的强度和韧性，但v元素过高会显著降低合金的塑韧性。本专利技术选择v含量控制在0.10～0.30％范围。
14、ca：ca元素是具有高反应性的活泼金属元素，在钢中溶解度很小，在1607℃纯铁液中溶解度仅有0.032％。c、ni加入钢液中可降低ca的活度，导致在钢液中溶解度增加。微钙在钢中不仅可以作为脱氧去硫的净化剂，而且可以改善非金属夹杂物的形态、细化晶粒、晶界偏聚等合金化作用。非金属夹杂物由常规b类串簇状的氧化铝夹杂物改变为球形硅酸盐夹杂物且分布均匀，从而改善钢韧性。同时，ca对s元素在晶界偏聚的明显抑制作用也是提高钢的冲击韧性的重要原因。
15、p：是有害杂质元素，可以降低合金塑韧性。低熔点p的化合物会偏聚在晶界，导致晶界脆性增加，在热应力作用下会形成微裂纹。因此，p含量应控制尽量低。本专利技术控制p≤0.020％。
16、s：是有害杂质元素，可以降低合金的塑韧性。s与mn可形成低熔点的mns偏聚在晶界，导致晶界脆化，在应力作用下形成沿晶裂纹。因此，希望合金中的s含量越低越好，本专利技术控制s≤0.020％。
17、本专利技术通过提高钢中c含量获得高硬度同时通过c、cr元素合理设置，固定cr23c6析出相体积分数，合金硬度得到大幅度提升。ca元素除了作为氧化剂使用，在高强钢中可以起到细化晶粒的作用，使得奥氏体晶粒尺寸变细，再提高合金强度的同时，进一步提高合金韧性。本专利技术利用ni、ca、mn元素合金化，以及ca元素含量合理设置，特别本专利技术规定合金成分满足％ca≥0.008(％ni)+0.0042(％mn)，以确保ca元素最大程度溶入合金中，提高合金ca元素收得率，最大限度改善基体韧度提高冲击韧性。
18、本专利技术所述的高硬度高韧性钢及其制造方法，其包括如下步骤：
19、1)冶炼
20、按上述成分，采用eaf+lf+vd，在vd真空炉进行脱气处理，脱气处理结束后，采用喂丝机喂入ca线，控制喂入速度≤40m/mim；喂丝结束后，钢包底吹ar进行弱搅拌；
21、2)锻造或轧制
22、经锻造或轧制成棒材，棒材的变形量为30～50％；
23、3)热处理
24、淬火处理，温度控制在700～860℃，保温时间为3～6h，最后使用油淬或水淬棒材冷却；
25、回火时效处理，温度控制在120～300℃，保温时间为10～40h。
26、优选的，步骤1)中，所述eaf电弧炉冶炼中，控本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高硬度高韧性钢，其成分重量百分比为：C：0.40～0.68％，Si：0.15～0.25％，Mn：0.20～0.60％，P≤0.02％，S≤0.02％，Cr：1.10～1.50％，V：0.10～0.30％，Ni：0.60～1.00％，Ca：0.0056～0.012％，余量包含Fe和其它不可避免的杂质，杂质元素的总量低于0.05wt％；且需同时满足：％Ca≥0.008(％Ni)+0.0042(％Mn)。
2.如权利要求1所述的高硬度高韧性钢，其特征在于，所述余量为Fe和其它不可避免的杂质。
3.如权利要求1或2所述的高硬度高韧性钢，其特征在于，所述高硬度高韧性钢的洛氏硬度HRC≥58，冲击韧性值ak≥25J/cm2。
4.如权利要求1所述的高硬度高韧性钢的制造方法，其特征是，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的高硬度高韧性钢的制造方法，其特征是，步骤1)中，所述EAF电弧炉冶炼中，控制拉渣温度≥1660℃，出钢温度≥1630℃，控制钢液中P≤0.02％。
6.如权利要求4所述的高硬度高韧性钢的制造方法，其特征是，步
7.如权利要求4所述的高硬度高韧性钢的制造方法，其特征是，步骤1)中，在VD炉进行真空脱气处理，真空度达到≤66.7Pa，保持时间≥20min。
8.如权利要求4所述的高硬度高韧性钢的制造方法，其特征是，步骤1)中，喂丝结束后，钢包底吹Ar进行弱搅拌，Ar气体流量以不吹翻渣面为宜，底吹Ar弱搅拌时间≥25分钟。
...【技术特征摘要】
1.一种高硬度高韧性钢，其成分重量百分比为：c：0.40～0.68％，si：0.15～0.25％，mn：0.20～0.60％，p≤0.02％，s≤0.02％，cr：1.10～1.50％，v：0.10～0.30％，ni：0.60～1.00％，ca：0.0056～0.012％，余量包含fe和其它不可避免的杂质，杂质元素的总量低于0.05wt％；且需同时满足：％ca≥0.008(％ni)+0.0042(％mn)。
2.如权利要求1所述的高硬度高韧性钢，其特征在于，所述余量为fe和其它不可避免的杂质。
3.如权利要求1或2所述的高硬度高韧性钢，其特征在于，所述高硬度高韧性钢的洛氏硬度hrc≥58，冲击韧性值ak≥25j/cm2。
4.如权利要求1所述的高硬度高韧性钢的制造方法，其特征是...
【专利技术属性】
技术研发人员：田玉新，王玉，朱银存，姚瑶，
申请(专利权)人：宝武特种冶金有限公司，
类型：发明
国别省市：
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