[发明专利]一种含铜高淬透性贝氏体钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含铜高淬透性贝氏体钢及其制造方法，属于钢铁材料制造技术领域。

背景技术

热加工后空冷便可得到贝氏体或贝氏体/马氏体复相组织的空冷贝氏体型钢具有组织硬度均匀等优点，而且由于其制造工艺简单、成本低廉，现在已经在越来越多的场合得到应用。

中国专利公开号为CN1189542A的多元微合金化空冷贝氏体钢通过加入微量合金元素可以在大截面范围内空冷获得以贝氏体/马氏体为主的复相组织，该钢的碳含量在0.50％以上，锰含量在2.00％以上，并且添加0.0005～0.0050％的硼，来提高贝氏体淬透性。由于碳、锰属于易偏析合金元素，且在冶炼过程中硼的含量也难于精确控制，中国专利公开号为CN1477226A的中低碳锰系空冷贝氏体钢中也以锰为主要合金元素，这都对工艺性能造成了一定程度的削弱。

本发明降低碳及锰的含量，以铜、镍、铬、硅、钼、钒、铝为主要合金元素，不需要加成分难以控制的硼，热加工后空冷/风冷可以在很宽的冷却范围内得到以贝氏体为主并含有3～15wt％残余奥氏体的组织，用于制作汽车保险杠模具、洗衣机模具等，具有良好的应用前景。

发明内容

本发明降低碳及锰的含量，以铜、镍、铬、硅、钼、钒、铝为主要合金元素，不需要加成分难以控制的硼，与适当的生产工艺相配合，使得在热加工后空冷/风冷获得以贝氏体为主并含有3～15wt％残余奥氏体的组织。本发明钢空冷/风冷后在400℃～600℃回火2～4小时，消除应力，并使厚度为100～800mm的大截面板坯获得均匀的贝氏体或贝氏体/马氏体的复相组织，截面硬度达到28～40HRC。本发明钢在不高于600℃回火时，随着温度的变化硬度不但不下降，还有时效峰的出现。这主要是因为本发明钢添加了铜、镍、铝的缘故，使得在回火过程中有Cu及NiAl相的析出。

本发明的技术方案，其化学成分如下：C：0.10～0.30wt％；Si：0.10～1.00wt％；Mn：1.00～2.50wt％；Cr：1.00～2.00wt％；Mo：0.05～0.50wt％；Ni：0.10～1.00wt％；V：0～0.10wt％；Cu：0.50～2.00wt％；Al：0.05～0.50wt％；其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明钢优选的Mn含量为：1.00～1.95wt％。

本发明钢的制造方法是：采用传统的炼钢方法熔炼；熔炼后控制热加工，热加工(轧制或锻造)均热温度为1150～1200℃，终锻(轧)温度在800℃以上；热加工后直接冷却，在0.02～10℃/s的冷却范围内使得厚度为100～800mm的大截面板坯得到以贝氏体为主并含有3～15wt％残余奥氏体的组织，截面硬度达到26～37HRC。

空冷后进行400～600℃回火，回火时间为2～4小时，消除应力，并具有Cu及NiAl相的析出且残余奥氏体全部发生转变；回火后在420～550℃有硬度峰值，并使厚度为100～800mm的大截面板坯截面硬度达到28～40HRC。

本发明钢可用于制作截面厚度为100～800mm的棒材、块材、扁材等，空冷硬度在26～37HRC，400～600℃回火后硬度在28～40HRC。本发明钢可应用于汽车保险杠模具、洗衣机模具等，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为实验钢(a)Φ80mm锻后空冷及(b)Φ180mm锻后砂冷(冷速极慢)硬度拟合曲线

图2为试验钢的CCT(连续冷却转变)曲线

图3为不同冷速对应的金相组织(a)0.02℃/s；(b)0.03℃/s；(c)0.3℃/s；(d)10℃/s

图4为不同冷速下的贝氏体形貌(SEM)(a)0.03℃/s；(b)0.05℃/s；(c)0.1℃/s；(d)0.3℃/s

图5为(a)Φ80mm锻后空冷及(b)Φ180mm锻后砂冷试样在不同温度回火2h的硬度曲线

图6为(a)Φ80mm锻后空冷及(b)Φ180mm锻后砂冷试样300℃回火残余奥氏体XRD图及高斯拟合曲线

图7为试验钢的CHT(连续加热转变)图

图8为不同加热速率下的膨胀曲线

图9为试验钢在不同加热速率下的转变速率曲线

具体实施方式

结合以下具体实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例1