由高特性的钢制成的机械部件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高特性的钢制成的机械部件，其特征在于，该机械部件的成分的重量百分比是：0.05%≤C≤0.25%；1.2%≤Mn≤2%；1%≤Cr≤2.5%；（830-270C%–90Mn%–70Cr%）≤560；微量≤Si≤1.5%；微量≤Ni≤1%；微量≤Mo≤0.5%；微量≤Cu≤1%；微量≤V≤0.3%；微量≤Al≤0.1%；微量≤B≤0.005%；微量≤Ti≤0.03%；微量≤Nb≤0.06%；微量≤S≤0.1%；微量≤Ca≤0.006%；微量≤Te≤0.03%；微量≤Se≤0.05%；微量≤Bi≤0.05%；微量≤Pb≤0.1%；其余量为熔炼后的铁和杂质，以及钢的组织为贝氏体且含量至多为总量的20%的马氏体和/或先共晶的铁素体和/或珠光体。本发明专利技术涉及一种制备具有这种成分的机械部件的方法。本发明专利技术的机械部件与所公知的机械部件相比，获得了优良的机械性能以及提高了冲击强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及钢，该钢用于通过热锻或棒料加工(bar machining)获得的具有高特性的机械部件。
技术介绍
有些钢种使锻造部件或轧制棒料能够获得高机械特性而不需要利用控制冷却或随后的热处理。它们基于均匀的贝氏体组织的获得。所述钢种已在文献EP-B1-0787812或EP-A-1426453的主题中提出，并提出用于制备内燃机的锻造部件的工业用途。然而，为了获得这些文献中描述的部件的高机械特性，除非限定的直径大约为20mm，否则有必要使用碳含量为O. 25%以上。虽然目前确保在自然冷却后拉伸强度大约为1200MPa是可能的，尤其是当使用如在EP-A-1426453中描述的这些钢种时，但是这些机械特性的获得通常是以冲击强度在 30J. cm-2以下为代价而实现的。
技术实现思路
本专利技术的观点是提出了由所确定的钢种结合足够的热量以及热机械处理 (thermo-mechanical treatments)来制备机械部件，与此同时，在钢的相同的应用中，与所公知的机械部件相比，获得了优良的机械性能(拉伸强度Rm，屈服强度Re，Re/Rm比率，延伸率A，断面收缩率Z)以及提高了冲击强度KCU。为了这个目的，本专利技术的主题是具有高特性的机械部件，其特征在于，该机械部件的成分的重量百分比如下O. 05% 彡 C 彡 O. 25% ；I. 2% ^ Mn ^ 2% ；·1% ^ Cr ^ 2. 5% ；(830-270C% - 90Mn% - 70Cr%) ( 560 ；微量彡Si 彡 I. 5%;微量彡Ni彡1% ;微量彡Mo 彡 O. 5%;微量彡Cu彡1% ;微量彡V彡O. 3% ;微量彡Al 彡 0.1%;微量彡BS O. 005%;微量彡Ti 彡 O. 03%;微量彡Nb 彡 O. 06%;微量彡S^O. 1% ；微量彡Ca 彡 O. 006% ;微量彡Te ( O. 03% ；微量彡Se ( O. 05% ；微量彡Bi ( O. 05% ；微量彡Pb ( O. 1% ；余量为铁和工艺过程中产生的杂质，并且所述机械部件的组织为贝氏体，且马氏体和/或先共晶的铁素体和/或珠光体的总含量不超过20%。优选地，微量彡Si ( O. 3%。优选地，O.8 彡 Si 彡 I. 5%。优选地，Ni彡 O. 5%。优选地，O.04% 彡 Mo 彡 O. 5%。优选地，O. 5% ^ V ^ O. 3%ο优选地，O.005% 彡 Al 彡 O. 1%。优选地，O. 0005%彡B彡O. 005%,以及微量彡N彡O. 0080%且Ti %彡3· 5N%。优选地，O.005% 彡 Ti 彡 O. 03%。优选地，O.005% 彡 S 彡 O. 1%。 本专利技术的进一步主题是用钢制备这种具有高特性的机械部件的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤制备钢坯或钢棒，该钢坯或钢棒的组成与上述所述一致；通过锻造或轧制将该钢坯或钢棒的奥氏体相进行热加工；将热加工过的钢坯或钢棒冷却，冷却的速度使得所述钢坯或钢棒具有贝氏体组织，并且马氏体和/或珠光体和/或先共晶的铁素体的总含量不超过20% ；以及可选择地实施一种或多种机械处理以形成部件的最终尺寸和表面状态。在机械处理之前或之后，可以在介于200°C和350°C之间进行回火30分钟至4小时。所述热加工过的钢坯或钢棒可以在静止空气中自然冷却。所述热加工过的钢坯或钢棒可以在强制通风条件下冷却。正如所期望的，本专利技术基于部件的成分及其与金相组织的结合物，该金相组织80% 以上为贝氏体，能够使用简单的方法诸如在静止空气或在强制通风下冷却来获得该金相组织。具体实施方式如果经常有奥氏体出现的情况下，则通过《贝氏体》的意思是既包括纯贝氏体又包括贝氏体+残留的奥氏体的混合物，且包括所有可能的贝氏体形貌，包括晶内贝氏体(也称为针状铁素体)。可能存在的其他形态，也就是马氏体、先共晶的铁素体以及珠光体一定不能超过所述组织的20%。通过依靠所谓的《中-低》碳以及主要通过掺入铬和锰使相变起始点降低，本专利技术所使用的钢种容许得到的拉伸强度范围为1200MPa以上，冲击强度至少为40J. cm_2，甚至可能达到70J. cm_2。然而，在热锻或轧制状态下的这些钢种具有的Re/Rm比率大约为O. 6，因此，屈服强度显著低于具有相同的机械强度的由淬火-回火钢种获得的屈服强度。再正如所显示的，根据本专利技术，使用一系列低温回火来更显著地提高屈服强度(大约为25%)而没有提高机械强度也是可能的。这种类型的回火与有时应用在微合金钢上的回火是有区别的，在微合金钢上进行回火的温度范围为550-650°C，容许有合金碳化物沉淀。 而这种类型的回火经常伴随着冲击强度的大量损失，在本专利技术中执行的在低温下回火在冲击强度上具有着有益效果(提闻闻达约30%)。根据本专利技术，现将给出用于部件钢种的各种元素的支持的成分的选择范围。所有的含量以重量百分数给出。C含量介于O. 05%和O. 25%之间。因为其上限介于被认为是中碳的含量范围的较低区域以及其下限属于低碳区域，所以这个范围称作《中-低碳》范围，该范围甚至在存在着偏析的情况下提供了非常均匀的微组织以及硬度。尤其是，对于低于O. 2%的碳含量，选择性地存在于偏析区域的马氏体微组织的硬度仅仅是稍高于贝氏体微组织的硬度。另外， 对于具有相同水平的机械强度，这些碳含量使将要获得的柔韧性以及冲击强度高于用碳含量高于O. 25%时获得的柔韧性以及冲击强度。Mn含量介于I. 2%和2%之间。在连续冷却过程中，锰作为主要元素用于与铬结合以使贝氏体形成的起始温度(Bs)降低。因为使用相对低的碳含量，所以需要相对高的Mn含量，该Mn含量必须额外地用于满足用来计算Bs的C、Mn、Cr含量的条件(如下)。为避免过度的偏析问题，限定锰不超过2%。Cr含量介于I. 2%和2. 5%之间。在本专利技术中，与Mn相同的原因,Cr用于降低贝氏体相变的起始温度Bs。另外，C、Mn、Cr的含量必须使得 830_270C%-90Mn%-70Cr% ( 560。使用下述公式可常规地估计贝氏体相变的起始温度Bs Bs=830-270C%-90Mn%-70Cr%-37Ni%-83Mo%其中，含量以重量百分比表示(例如见Bhadeshia, Bainite in Steels(钢中贝氏体)，Ι0Μ 2001)。在本发 明中，考虑到在钢中的Ni和Mo的含量相对低，可能仅仅考虑由C、 Mn以及Cr做出了贡献。无论如何，如果Ni和Mo是以高于以下测试的含量范围存在的，它们将有助于使Bs降低。因而，在任何情况下确保获得的Bs为560°C以下。含有的Si介于微量和I. 5%之间。在贝氏体相变过程中,娃用于避免使冲击强度恶化的碳化物形成。然而，由于碳含量低于O. 2%，碳化物的形成仍为少量以及从这个角度上看Si的添加减少了它自身的优势。另外，通过促使残留奥氏体的形成，Si使得在某些应用中在抗疲劳性上有所改进。然而，在某些情况下，通过避免过量的表面脱碳的需要，也可能排斥Si的作用。因而，能够设想本专利技术的两种变体。在第一种变体中，仅仅从用于液态金属浴的加工条件上，也就是说从使用的原材料上以及可能的Si的部分氧化物上决定Si的含量，且不用刻意添加大量的Si。在这种情况下，通常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·苏尔迈尔，
申请(专利权)人：阿斯科麦托有限公司，
类型：
国别省市：