一种渗碳锰钢.pdf

摘要
申请专利号：	CN201410523251.8	申请日：	2014.09.30
公开号：	CN104294178A	公开日：	2015.01.21
当前法律状态：	实审	有效性：	审中
法律详情：	实质审查的生效IPC(主分类):C22C 38/58申请日:20140930\|\|\|专利申请权的转移IPC(主分类):C22C 38/58登记生效日:20161219变更事项:申请人变更前权利人:合肥恒泰钢结构有限公司变更后权利人:合肥市伟远金属材料有限公司变更事项:地址变更前权利人:238000 安徽省合肥市巢湖居巢区民营经济园变更后权利人:230000 安徽省合肥市经开区锦绣大道185号名邦锦绣年华锦绣苑7幢108室\|\|\|著录事项变更IPC(主分类):C22C 38/58变更事项:发明人变更前:郑洪变更后:董德祥\|\|\|公开
IPC分类号：	C22C38/58; C21D8/02; C21C5/28; C23F17/00	主分类号：	C22C38/58
申请人：	合肥恒泰钢结构有限公司
发明人：	郑洪
地址：	238000 安徽省合肥市巢湖居巢区民营经济园
优先权：
专利代理机构：	合肥市长远专利代理事务所(普通合伙) 34119	代理人：	程笃庆;黄乐瑜
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内容摘要

本发明公开了一种渗碳锰钢，所含化学元素的质量百分数如下：C：0.2％-0.3％；Si：0.25％-0.35％；Cr：0.2％-0.3％；Mn：4.6％-5.2％；Ni：0.2％-0.4％；Nb：0.004％-0.006％；Al：0.10％-0.14％；V：0.005％-0.01％；B：1.2％-1.6％；Mo：0.6％-1.2％；S：0-0.02％；P：0-0.03％；余料为Fe；在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：配置各原料采用LD氧气转炉进行吹炼时加入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中加入Nb、V、B，精炼后连铸为坯体；将坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560-580℃后进行空冷，得到板材；将板材进行表面渗碳处理并在渗碳处理后进行低温回火处理，得到渗碳锰钢。

权利要求书

1.  一种渗碳锰钢，其特征在于，其所含化学元素的质量百分数如下：
C：0.2％-0.3％；Mn：4.6％-5.2％；Si：0.25％-0.35％；Cr：0.2％-0.3％；Ni：0.2％-0.4％；Nb：0.004％-0.006％；Al：0.10％-0.14％；V：0.005％-0.01％；B：1.2％-1.6％；Mo：0.6％-1.2％；S：0-0.02％；P：0-0.03％；余料为Fe；
在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：
S1：熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，加入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入Nb、V、B，精炼过程中，控制渣碱度为6.5-7.5，精炼后连铸为坯体；
S2：轧制，将S1中获得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560-580℃后进行空冷，得到板材，其中，粗轧温度为960-980℃，精轧温度为860-880℃，快速冷却过程中，冷却速度为200-240℃/s；
S3：表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回火处理，其中，低温回火处理的温度为140-150℃，得到渗碳锰钢。

2.  根据权利要求1所述的渗碳锰钢，其特征在于，其所含化学元素的质量百分数如下：C：0.22％-0.28％；Mn：4.75％-5.15％；Si：0.28％-0.32％；Cr：0.22％-0.27％；Ni：0.24％-0.36％；Nb：0.0045％-0.0056％；Al：0.11％-0.13％；V：0.006％-0.009％；B：1.25％-1.57％；Mo：0.7％-1.1％；S：0-0.02％；P：0-0.03％；余料为Fe。

3.  根据权利要求1或2所述的渗碳锰钢，其特征在于，其所含化学元素的质量百分数如下：
C：0.25％；Mn：4.9％；Si：0.3％；Cr：0.25％；Ni：0.3％；Nb：0.005％；Al：0.12％；V：0.008％；B：1.3％；Mo：0.9％；S：0-0.02％；P：0-0.03％；余料为Fe。

4.  根据权利要求1-3任一项所述的渗碳锰钢，其特征在于，在步骤S1中，精炼过程中，对钢水进行吹氩处理。

5.  根据权利要求1-4任一项所述的渗碳锰钢，其特征在于，在步骤S2中，粗轧温度为970℃，精轧温度为870℃。

6.  根据权利要求1-5任一项所述的渗碳锰钢，其特征在于，在步骤S2中，快速冷却过程中，冷却速度为230℃/s。

7.  根据权利要求1-6任一项所述的渗碳锰钢，其特征在于，在步骤S3中，低温回火处理的温度为145℃。

说明书

一种渗碳锰钢
技术领域
本发明属于钢铁材料技术领域，尤其涉及一种渗碳锰钢。
背景技术
含碳量较低的钢铁，往往韧性较好而强度较低，通常可通过渗碳淬火使钢铁表面硬度和耐磨性提高而获得渗碳钢。渗碳钢由于具有高碳的耐磨层和低碳的高强韧性心部，从而可以承受巨大的接触应力且耐磨性良好，目前，渗碳钢以锰系合金钢和铬系合金钢为主，被广泛用于制作各种机械的结构件。现有技术中，渗碳钢主要以锻造和机加工的方式进行成形，存在效率较低，加工时间较长的缺点，需要进行改进。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种渗碳锰钢，其机械性能好且表面性能突出。
本发明提出了一种渗碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下：C：0.2％-0.3％；Si：0.25％-0.35％；Mn：4.6％-5.2％；Cr：0.2％-0.3％；Ni：0.2％-0.4％；Nb：0.004％-0.006％；Al：0.10％-0.14％；V：0.005％-0.01％；B：1.2％-1.6％；Mo：0.6％-1.2％；S：0-0.02％；P：0-0.03％；余料为Fe；
在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：
S1：熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，加入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入Nb、V、B，精炼过程中，控制渣碱度为6.5-7.5，精炼后连铸为坯体；
S2：轧制，将S1中获得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560-580℃后进行空冷，得到板材，其中，粗轧温度为960-980℃，精轧温度为860-880℃，快速冷却过程中，冷却速度为200-240℃/s；
S3：表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回火处理，其中，低温回火处理的温度为140-150℃，得到渗碳锰钢。
优选地，其所含化学元素的质量百分数如下：C：0.22％-0.28％；Mn：4.75％-5.15％；Si：0.28％-0.32％；Cr：0.22％-0.27％；Ni：0.24％-0.36％；Nb：0.0045％-0.0056％；Al：0.11％-0.13％；V：0.006％-0.009％；B：1.25％-1.57％；Mo：0.7％-1.1％；S：0-0.02％；P：0-0.03％；余料为Fe。
优选地，其所含化学元素的质量百分数如下：C：0.25％；Mn：4.9％；Si：0.3％；Cr：0.25％；Ni：0.3％；Nb：0.005％；Al：0.12％；V：0.008％；B：1.3％；Mo：0.9％；S：0-0.02％；P：0-0.03％；余料为Fe。
优选地，在步骤S1中，精炼过程中，对钢水进行吹氩处理。
优选地，在步骤S2中，粗轧温度为970℃，精轧温度为870℃。
优选地，在步骤S2中，快速冷却过程中，冷却速度为230℃/s。
优选地，在步骤S3中，低温回火处理的温度为145℃。
本发明中，熔炼后采用轧制的方式进行成形，并在成形之后进行表面渗碳和低温回火处理，在熔炼过程中，采用LD氧气转炉进行吹炼，并在吹炼后送LF炉进行精炼，对整个熔炼过程进行严格控制，同时，对渗碳钢的基体锰钢中各组分形成优化，采用多种合金元素，以提高锰钢的力学性能和加工性能，在轧制过程中，通过对轧制的工艺参数进行优化和控制，获得由仿晶界型铁素体、片层状珠光体、粒状贝氏体、板条状贝氏体组成的多相复合组织，从而使得合金强度和塑韧性匹配良好，通过对钢表层进行渗碳处理，并结合低温回火处理，使得合金获得高硬耐磨的表层，使得渗碳锰钢的机械性能好且表面性能突出。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
实施例1
一种渗碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下：
C：0.25％；Mn：4.9％；Si：0.3％；Cr：0.25％；Ni：0.3％；Nb：0.005％；Al：0.12％；V：0.008％；B：1.3％；Mo：0.9％；S：0.01％；P：0.02％；余料为Fe；
在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：
S1：熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，加入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入Nb、V、B，精炼过程中，控制渣碱度为6.5-7.5，并对钢水进行吹氩处理，精炼后连铸为坯体；
S2：轧制，将S1中获得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560-580℃后进行空冷，得到板材，其中，粗轧温度为970℃，精轧温度为870℃，快速冷却过程中，冷却速度为230℃/s；
S3：表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回火处理，其中，低温回火处理的温度为145℃，得到渗碳锰钢。
实施例2
一种渗碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下：
C：0.3％；Mn：4.6％；Si：0.25％；Cr：0.3％；Ni：0.4％；Nb：0.004％；Al：0.14％；V：0.005％；B：1.6％；Mo：0.6％；S：0.01％；P：0.02％；余料为Fe；
在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：
S1：熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，加入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入Nb、V、B，精炼过程中，控制渣碱度为6.5-7.5，并对钢水进行吹氩处理，精炼后连铸为坯体；
S2：轧制，将S1中获得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至580℃后进行空冷，得到板材，其中，粗轧温度为960℃，精轧温度为880℃，快速冷却过程中，冷却速度为200℃/s；
S3：表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回火处理，其中，低温回火处理的温度为150℃，得到渗碳锰钢。
实施例3
一种渗碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下：
C：0.2％；Mn：5.2％；Si：0.35％；Cr：0.2％；Ni：0.2％；Nb：0.006％；Al：0.10％；V：0.01％；B：1.2％；Mo：1.2％；S：0.02％；P：0.03％；余料为Fe；
在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢：
S1：熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，加入Si、Cr、Mn、Ni、Al、Mo进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入Nb、V、B，精炼过程中，控制渣碱度为6.5-7.5，并对钢水进行吹氩处理，精炼后连铸为坯体；
S2：轧制，将S1中获得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560℃后进行空冷，得到板材，其中，粗轧温度为980℃，精轧温度为860℃，快速冷却过程中，冷却速度为240℃/s；
S3：表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回火处理，其中，低温回火处理的温度为140℃，得到渗碳锰钢。
在实施例1-3中，测试制得的渗碳锰钢的各项机械性能，性能数据如表1所示。

拉伸强度/MPa延伸率/％表层硬度/HV实施例192225768实施例292024756实施例392024743

资源描述

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1、10申请公布号CN104294178A43申请公布日20150121CN104294178A21申请号201410523251822申请日20140930C22C38/58200601C21D8/02200601C21C5/28200601C23F17/0020060171申请人合肥恒泰钢结构有限公司地址238000安徽省合肥市巢湖居巢区民营经济园72发明人郑洪74专利代理机构合肥市长远专利代理事务所普通合伙34119代理人程笃庆黄乐瑜54发明名称一种渗碳锰钢57摘要本发明公开了一种渗碳锰钢，所含化学元素的质量百分数如下C0203；SI025035；CR0203；MN4652；NI0204；N。

2、B00040006；AL010014；V0005001；B1216；MO0612；S0002；P0003；余料为FE；在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢配置各原料采用LD氧气转炉进行吹炼时加入SI、CR、MN、NI、AL、MO进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中加入NB、V、B，精炼后连铸为坯体；将坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560580后进行空冷，得到板材；将板材进行表面渗碳处理并在渗碳处理后进行低温回火处理，得到渗碳锰钢。51INTCL权利要求书1页说明书3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页10申请公布号C。

3、N104294178ACN104294178A1/1页21一种渗碳锰钢，其特征在于，其所含化学元素的质量百分数如下C0203；MN4652；SI025035；CR0203；NI0204；NB00040006；AL010014；V0005001；B1216；MO0612；S0002；P0003；余料为FE；在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢S1熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，加入SI、CR、MN、NI、AL、MO进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入NB、V、B，精炼过程中，控制渣碱度为6575，精炼后连铸为坯体；。

4、S2轧制，将S1中获得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560580后进行空冷，得到板材，其中，粗轧温度为960980，精轧温度为860880，快速冷却过程中，冷却速度为200240/S；S3表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回火处理，其中，低温回火处理的温度为140150，得到渗碳锰钢。2根据权利要求1所述的渗碳锰钢，其特征在于，其所含化学元素的质量百分数如下C022028；MN475515；SI028032；CR022027；NI024036；NB0004500056；AL011013；V00060009；B125157；MO0711；S0002；P0003。

5、；余料为FE。3根据权利要求1或2所述的渗碳锰钢，其特征在于，其所含化学元素的质量百分数如下C025；MN49；SI03；CR025；NI03；NB0005；AL012；V0008；B13；MO09；S0002；P0003；余料为FE。4根据权利要求13任一项所述的渗碳锰钢，其特征在于，在步骤S1中，精炼过程中，对钢水进行吹氩处理。5根据权利要求14任一项所述的渗碳锰钢，其特征在于，在步骤S2中，粗轧温度为970，精轧温度为870。6根据权利要求15任一项所述的渗碳锰钢，其特征在于，在步骤S2中，快速冷却过程中，冷却速度为230/S。7根据权利要求16任一项所述的渗碳锰钢，其特征在于，在步骤S。

6、3中，低温回火处理的温度为145。权利要求书CN104294178A1/3页3一种渗碳锰钢技术领域0001本发明属于钢铁材料技术领域，尤其涉及一种渗碳锰钢。背景技术0002含碳量较低的钢铁，往往韧性较好而强度较低，通常可通过渗碳淬火使钢铁表面硬度和耐磨性提高而获得渗碳钢。渗碳钢由于具有高碳的耐磨层和低碳的高强韧性心部，从而可以承受巨大的接触应力且耐磨性良好，目前，渗碳钢以锰系合金钢和铬系合金钢为主，被广泛用于制作各种机械的结构件。现有技术中，渗碳钢主要以锻造和机加工的方式进行成形，存在效率较低，加工时间较长的缺点，需要进行改进。发明内容0003本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种渗碳。

7、锰钢，其机械性能好且表面性能突出。0004本发明提出了一种渗碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下C0203；SI025035；MN4652；CR0203；NI0204；NB00040006；AL010014；V0005001；B1216；MO0612；S0002；P0003；余料为FE；0005在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢0006S1熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，加入SI、CR、MN、NI、AL、MO进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入NB、V、B，精炼过程中，控制渣碱度为6575，精炼后连铸为坯体；。

8、0007S2轧制，将S1中获得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560580后进行空冷，得到板材，其中，粗轧温度为960980，精轧温度为860880，快速冷却过程中，冷却速度为200240/S；0008S3表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回火处理，其中，低温回火处理的温度为140150，得到渗碳锰钢。0009优选地，其所含化学元素的质量百分数如下C022028；MN475515；SI028032；CR022027；NI024036；NB0004500056；AL011013；V00060009；B125157；MO0711；S0002；P0003；余料为FE。

9、。0010优选地，其所含化学元素的质量百分数如下C025；MN49；SI03；CR025；NI03；NB0005；AL012；V0008；B13；MO09；S0002；P0003；余料为FE。0011优选地，在步骤S1中，精炼过程中，对钢水进行吹氩处理。0012优选地，在步骤S2中，粗轧温度为970，精轧温度为870。0013优选地，在步骤S2中，快速冷却过程中，冷却速度为230/S。说明书CN104294178A2/3页40014优选地，在步骤S3中，低温回火处理的温度为145。0015本发明中，熔炼后采用轧制的方式进行成形，并在成形之后进行表面渗碳和低温回火处理，在熔炼过程中，采用LD氧气。

10、转炉进行吹炼，并在吹炼后送LF炉进行精炼，对整个熔炼过程进行严格控制，同时，对渗碳钢的基体锰钢中各组分形成优化，采用多种合金元素，以提高锰钢的力学性能和加工性能，在轧制过程中，通过对轧制的工艺参数进行优化和控制，获得由仿晶界型铁素体、片层状珠光体、粒状贝氏体、板条状贝氏体组成的多相复合组织，从而使得合金强度和塑韧性匹配良好，通过对钢表层进行渗碳处理，并结合低温回火处理，使得合金获得高硬耐磨的表层，使得渗碳锰钢的机械性能好且表面性能突出。具体实施方式0016下面结合具体实例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等。

11、均在本发明的保护范围内。0017实施例10018一种渗碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下0019C025；MN49；SI03；CR025；NI03；NB0005；AL012；V0008；B13；MO09；S001；P002；余料为FE；0020在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢0021S1熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，加入SI、CR、MN、NI、AL、MO进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入NB、V、B，精炼过程中，控制渣碱度为6575，并对钢水进行吹氩处理，精炼后连铸为坯体；0022S2轧制，将S1中获。

12、得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560580后进行空冷，得到板材，其中，粗轧温度为970，精轧温度为870，快速冷却过程中，冷却速度为230/S；0023S3表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回火处理，其中，低温回火处理的温度为145，得到渗碳锰钢。0024实施例20025一种渗碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下0026C03；MN46；SI025；CR03；NI04；NB0004；AL014；V0005；B16；MO06；S001；P002；余料为FE；0027在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢0028S1熔炼，按照化学。

13、元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，加入SI、CR、MN、NI、AL、MO进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入NB、V、B，精炼过程中，控制渣碱度为6575，并对钢水进行吹氩处理，精炼后连铸为坯体；0029S2轧制，将S1中获得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至580后进行空冷，得到板材，其中，粗轧温度为960，精轧温度为880，快速冷却过程中，冷却速度为200/S；0030S3表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回火处理，其中，低温回火处理的温度为150，得到渗碳锰钢。说明书CN104294178A3/3页50031实施例300。

14、32一种渗碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下0033C02；MN52；SI035；CR02；NI02；NB0006；AL010；V001；B12；MO12；S002；P003；余料为FE；0034在制备过程中，按照熔炼步骤、轧制步骤和表面处理步骤得到所述渗碳锰钢0035S1熔炼，按照化学元素质量百分数配置各原料，采用LD氧气转炉进行吹炼时，加入SI、CR、MN、NI、AL、MO进行合金化，吹炼后送LF炉进行精炼，精炼过程中，加入NB、V、B，精炼过程中，控制渣碱度为6575，并对钢水进行吹氩处理，精炼后连铸为坯体；0036S2轧制，将S1中获得的坯体进行粗轧、精轧后快速冷却至560后进行空冷，得到板材，其中，粗轧温度为980，精轧温度为860，快速冷却过程中，冷却速度为240/S；0037S3表面处理，将S2中获得板材，进行表面渗碳处理，并在渗碳处理后进行低温回火处理，其中，低温回火处理的温度为140，得到渗碳锰钢。0038在实施例13中，测试制得的渗碳锰钢的各项机械性能，性能数据如表1所示。0039拉伸强度/MPA延伸率/表层硬度/HV实施例192225768实施例292024756实施例392024743说明书CN104294178A。

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