[发明专利]钢材、其用途及其制造方法

说明书

                          技术领域

本发明涉及具有新的化学组成及显微组织的钢材产品。本发明还涉及钢材的制造及其用途。

                          发明背景

对用于制造冷加工工具的材料，就韧性和耐磨性来说提出了高要求。通常这是确实的，例如，用于金属板或片的切割、冲孔、弯曲和深拉的工具；用于压制金属粉的工具；以及冷轧辊。现在用于冷轧辊的钢，例如，钢带的冷轧辊，一般标准组成是0.73C、1.0Si、0.6Mn、5.25Gr、1.10Mo、0.50V、平衡量铁和不可避免的杂质。用这种材料制成的辊，当该辊淬透时，在使用的条件下具有硬度为58～60HRC。用这种材料的问题是，在材料淬透的条件下，该材料有断裂的倾向，从而引起总体破坏。而且，耐磨性也不十分满意。另一方面，粉末治金制造的钢，其含有高含量的钒，可以满足所涉及的韧性及耐磨性的高要求，但是昂贵。一般情况是设计用复合材料制造冷轧辊，其中，耐磨性的外面材料通常是由高级合金钢制成，通过浇注或任何其他方式，与较韧性材料制成的芯相结合，该韧性材料一般是较少加入合金成分。这样，可以得到具有良好的耐磨性和韧性的轧辊。其中某些缺点是制造成本昂贵。因此，仍然对材料有一个要求，即不需要粉末治金制造或复杂的技术，但仍然能满足对冷加工钢的要求，其中包括韧性和耐磨性。

                         发明简述

本发明的目的是致力于解决上述问题并提供一种新的可用于冷加工工具，特别是用于冷轧辊的钢材，并且该钢材具有满意的韧度，淬透性和耐磨性。首先，本发明的目的是提供一种用于整体加工轧辊的材料，及/或用于钢带冷轧的承重辊。这里的“整体”，意指辊不是由复合材料构成的。本发明的这个目的和其他目的的可通过作为本发明特征的化学组成和作为本发明又一特征的显微组织相结合而达到的。

本发明的钢的化学组成和显微组织在所附的权利要求中作了说明，并在下面将更详细说明。如不另外说明，均指重量％而言。

本发明钢产品的组织具有的硬度，在软退火条件下为约250HB，而在强淬火条件下为30～50HRC，并且含有5～12％(体积)的MC-碳化物的显微组织中，至少是约50％(体积)，优选的是至少约80％(体积)的尺寸大于3μm但小于25μm，优选的小于20μm。优选的是至少90％(体积)的MC型沉积的碳化物的大小是大于3μm但小于25μm，优选的是小于20μm。该材料适于与工具制造有关的切削型加工。除了用作成品，即工具，例如具有表面硬度达60～67HRC的辊，这种硬度是通过淬透或感应淬火后进行回火而达到的，其中，淬火和回火材料中显微组织是由含有5～12％(体积)MC碳化物的回火的马氏体构成的，其中至少50％(体积)，优选的是至少约80％(体积)的尺寸大于3μm，但小于25μm，优选是小于20μm。在这种情况下，优选的还可以是，至少约90％(体积)MC碳化物的尺寸是大于3μm但小于25μm，优选的是小于20μm。在回火前，马氏体含有0.50～0.70％(重量)的碳。在本文中，尺寸意指在材料的研究中的任何一个方向的碳化物颗粒的最长延伸。

为了达到所述碳化物在钢基体中的分散，众所周知的许多技术可用于生产制造钢产品的钢锭。首先，推荐所谓喷射成型技术，它也是周知的称为OSPREY法，按照该法，钢锭连续地围绕其纵轴旋转，其中，熔化的金属以液滴形式对着连续制造的钢锭的生长端进行喷射，一旦它们碰撞基体表面，引起液滴快速固化，然而，它不像粉末制造那样快，也不像常规的钢锭制造或连续铸造那样慢。可能应用的另一技术是ESR再熔化法(电渣再熔化法)，它首先用于制造大尺寸的产品，即具有直径350mm至600mm的产品。

钢中涉及的各种合金元素，在下描述。

一方面，钢中的碳要足量以和钒以及可能存在的铌一起形成5～12％(体积)MC碳化物，其中M基本上是钒，以及，另一方面，在钢基体的固体溶液中，碳量达到0.50～0.70％(重量)。合适的是，溶解在钢基体中的碳的含量为约0.60％。钢中的碳总量，即溶解在钢基体中的量加上结合在碳化物中的量，至少是1.0％，优选的是至少1.1％，而碳的最大含量是达1.9％，优选的是最大达到1.7％。