低合金结构钢.pdf

本发明属于合金结构钢领域是一种高强度、高韧性、高淬透性的低碳低合金结构钢。
    在低碳低合金结构钢领域中，由于人们对钢的性能要求不同，因此对设计低合金结构钢的成份及性能指标，均以不同的方面去考虑。如美国专利US-3562028所介绍的低碳低合金钢中，不含钨和钼，其强度和韧性均很低，这是由该钢的组织（铁素体+珠光体）所决定。再如日本特许公开昭52-1118所介绍的虽属于低合金结构钢领域，但由于其碳含量过低，所以抗张强度最高只有84kg/mm，而对该钢种的韧性不作要求。另外昭62-77441所介绍的是一种高强度的钢丝，因该钢的碳含量较高，因此该钢的抗张强度可达到130-332kg/mm，但对该钢的韧性也不作要求。

    本发明的目的是提供一种具有高强度，高韧性，高淬透性的低碳低合金结构钢。

    为达到上述目的，由本发明所设计的低碳低合金高性能结构钢的具体化学成分为（重量%）C0.18-0.23%;Si0.40-0.60%;Mn1.80-2.10%;Ni1.0-1.5%;Mo0.4-0.6%;W0.4-0.6%;Cu≤0.3;其余为Fe。

    通过多年对低碳马氏体钢的研究结果认为，低碳马氏体地亚结构形态为板条状，同时确认低马氏体在高强度的情况下，仍然有高韧性的主要原因是，在板条边界存在残留奥氏体薄膜。考虑上述原因，本发明钢将碳含量定为0.18～0.23%，使钢具有板条状马氏体组织。通过实验证明C含量小于0.16%，不但强度降低，淬透性也明显降低，如果保持钢种性能不降低，则要求钢中C含量不应低于0.18%。在本发明钢中Mn元素是保证淬透性和强化固溶体的必要元素，同时Mn还有助于在马氏体板条状边界形成残留奥氏体薄膜，从而达到提高钢的韧性之目的。但Mn含量过高，虽然对提高钢的淬透性有利，但却破坏了韧化作用，因此本发明将Mn含量定在1.80～2.10%。在本发明中Mo、W同样是必要成分，经实验证明，Mo+W的复合合金化对综合性能是极有益的，而单独加入Mo或W是达不到此效果的，因此在本发明钢中Mo含量为0.4-0.6%W为0.4-0.6%。在本发明钢中，为了进一步提高钢的韧化效果和综合性能，则在钢中加入1.0-1.5%的镍，和包括0.3%以下的铜。

    本发明钢的冶炼可以在平炉、电炉和感应炉中进行。经锻造或轧制后在900℃-950℃淬火，再于200℃-250℃回火。淬火、回火均可采用油冷或空冷。

    本发明钢与现有技术相比较具有综合性能好，钢中合金元素含量低，有很好的深淬透性，同时该钢种还具有生产工艺简单，产品合格率高等特点。

    实施例：

    根据本发明钢的成份范围，我们冶炼了四种成份的低合金结构钢，其具体化学成分和冶炼方法见表1。钢锭经锻造轧制后经910℃淬火和200℃回火，其力学性能见表2。

    表1、本发明钢的化学成份及冶炼工艺（重量%）  元序  素号CSiMnMoWNiCuFe备注10.210.561.920.460.431.180.30余高频炉20.230.601.980.470.461.230.1余高频炉30.200.422.100.480.491.050.29余0.5T电炉40.220.581.860.420.401.400.25余5T电炉

    表2、本发明钢的机械性能        性能序号       σbkg/mm2δ5％ψ％αK kgM/cm2备注1154.812.352.210.02161.211.352.29.03151.013.557.511.94154.611.041.68