[发明专利]一种耐热合金渗碳钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐热合金渗碳钢，以重量百分比计包含：碳：0.16～0.22％；硅：≤0.15％；锰：≤0.60％；铜：0.10～0.25％；铬：1.80～1.90％；镍：1.80～1.90％；钼：0.50～1.10％；硫：0.015～0.030％；磷：≤0.015％；铝：0.010～0.025％；氮：0.013～0.018％；铌：0.020‑0.040％；氢：≤0.00015％；氧：≤0.0012％；余为Fe及杂质元素。本发明还公开了一种耐热合金渗碳钢的制备方法。通过本发明能够获得耐300‑500℃工作温度、晶粒细小、纯洁度高、强韧性性能优良的耐热合金渗碳钢。

技术领域

本发明涉及渗碳钢，更具体地是指一种耐热合金渗碳钢及其制备方法。

背景技术

合金渗碳钢是指经过渗碳热处理后使用的低碳合金结构钢，具有外硬内韧的性能特点，常常用于制作承受冲击的耐磨件，如汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等。其成分特点有：C％：0.10％～0.25％，以保证零件心部具有足够的塑性、韧性。主要合金元素是Cr，还可加入Ni、Mn、B、W、Mo、V、Ti等，其中，Cr、Ni、Mn、B的主要作用是提高淬透性，使大尺寸零件淬火后心部得到低碳马氏体组织，以提高强度和韧性；少量的W、Mo、V、Ti能形成细小、难溶的碳化物，以阻止渗碳过程中高温、长时间保温条件下晶粒长大。在零件表层形成的合金碳化物还可提高表面渗碳层的耐磨性。

申请号为201611265306.5的一种耐高温合金结构钢及其热处理工艺，该结构钢化学成分重量％为：C：0.23～0.27％，Si：≤0.20％，Mn：≤0.20％，P：≤0.008％，S：≤0.003％，Cr：2.85～3.05％，Mo：2.85～3.05％，Ni：0.80～1.0％，Nb：0.09～0.11％，V：≤0.20％，[O]：≤0.0020％，[N]：≤0.0080％，RE：0.0015～0.0035％，余量为Fe。该钢的高温强度较常用的40CrNi3MoV中碳合金结构钢有所提高，其断裂韧性和低周疲劳性能也优于40CrNi3MoV钢，可以大幅度提高寿命；适合制作承受周期应力作用、耐高温磨损和长寿命高压容器。

申请号为201510400289.0的高耐热性热作模具钢及制备方法，该发明化学成分的质量百分比为：C为0.38％～0.44％，Cr为3.8％～4.4％，Mo为1.8％～2.4％，Si为0.2％～0.6％，Mn为0.5％～0.8％，V为0.5％～0.7％，Ni为0.8％～1.2％，Cu为0.02％～0.05％，Ta为0.08％～0.12％，Nb为0.01％～0.03％，W为0.008％～0.016％，Co为0.008％～0.016％，P和S含量均小于0.030％，余量为Fe。发明钢具有良好的综合力学性能，较高的抗热疲劳性能以及良好的热稳定性和高温强度。

申请号为200710037023.X的石油钻机绞车刹车毂材料及其制造方法。该发明涉及石油钻机绞车刹车毂新材料及其制造方法。采用低碳Mn-Si-V-RE合金，其化学成份(质量分数％)为：C：0.10～0.30，Mn：1.2～2.0，Si：0.20～0.50，V：0.05～0.20，Re：0.010～0.040，P≤0.025，S≤0.025，余量Fe。其具有较高的强韧性、耐磨性、抗热疲劳性及焊接性，能够满足绞车刹车毂的恶劣工况。

从以上专利可以看出，改善钢材的耐热性能从成分上主要添加Re、W、Nb、Mo，其技术目的是用于压力容器、高耐热性热作模具钢、绞车刹车毂等。201611265306.5中添加较多的Cr、Mo、Ni，特别是Mo能提高钢材的热稳定性，但淬透性提高、钢材的硬度高，用于制造精密的汽车零件其开裂的倾向性和工艺性能较差。CN200710037023.X中添加W和Co提高耐热性，200710037023.X中采用V和Re，从技术目的和解决方案上与本发明有很大的不同。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐热合金渗碳钢及其制备方法，能够获得耐300-500℃工作温度、晶粒细小、纯洁度高、强韧性性能优良的耐热合金渗碳钢。