[发明专利]一种耐低温冲击的碳锰钢锻圆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐低温冲击的碳锰钢锻圆及其制备方法，属于钢铁材料技术领域，所述碳锰钢锻圆的化学组成及重量百分含量为：C 0.15‑0.22％、Si 0.20‑0.45％、Mn 1.20‑1.60％、P≤0.025％、S≤0.015％、Cr≤0.30％、Ni≤0.30％、Mo≤0.08％、Al 0.02‑0.05％、余量为Fe和不可避免的杂质，其包括熔炼、钢锭加热、锻造和正火热处理的处理工序，制备所得的碳锰钢锻圆具有良好的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及耐低温冲击韧性，以此便于其在低温环境中的使用。

技术领域

本发明属于钢铁材料技术领域，特别涉及一种耐低温冲击的碳锰钢锻圆及其制备方法。

背景技术

我国工业化进程中，最为重要的支柱产业便是钢铁工业，它对我国国民经济的发展有着巨大的贡献。其中，碳锰钢是一种锰含量相对较高的碳锰钢，通常具有良好的强度，被人们广泛应用于各种机械的结构件。

现有的碳锰钢有35CrMo、42CrMo等牌号的钢种，但其力学性能达不到低温冲击韧性要求，对于我国一些寒冷地区(如新疆、东北等)在冬季的最低气温可达-40℃、月平均最低气温为-21.6℃的自然环境下，采用上述碳锰钢制成的结构件容易发生脆化，进而影响其使用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种耐低温冲击的碳锰钢锻圆，其具有良好的耐低温冲击性，降低其在低温环境中发生脆化的可能性。

本发明的第二个目的在于提供一种耐低温冲击的碳锰钢锻圆的制备方法，其能够制备出耐低温冲击性优良的碳锰钢锻圆。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种耐低温冲击的碳锰钢锻圆，所述碳锰钢锻圆的化学组成及重量百分含量为：C0.15-0.22％、Si 0.20-0.45％、Mn 1.20-1.60％、P≤0.025％、S≤0.015％、Cr≤0.30％、Ni≤0.30％、Mo≤0.08％、Al 0.02-0.05％、余量为Fe和不可避免的杂质。

通过采用上述技术方案，C是提高碳锰钢硬度和强度的主要元素，碳含量过低，材料在热处理过程中强度过低，无法满足碳锰钢所需强度的要求，C含量过高，容易降低材料的塑性和韧性；

Si能显著强化铁素体，是保证碳锰钢强度的必须元素，过低则碳锰钢的强度不够，过高会引起铁素体基体变脆、韧性下降；

Mn为珠光体的形成元素，可降低相变温度，对碳锰钢的强度和韧性均良好的作用，但Mn含量过高则会容易生成贝氏体，降低碳锰钢组织及硬度的均匀性；

P能降低碳锰钢的冲击性能，但也会增加碳锰钢的脆性，因此将其含量控制在不超过0.025％，可以防止其降低碳锰钢的综合性能；

S元素含量过高会降低钢的洁净度，使得碳锰钢的综合性能下降，将其含量控制在不超过0.015％，能够明显降低S对碳锰钢的性能影响；

Cr能够降低珠光体转温度，其与Mn同时加入，可有效降低珠光体片层间距，提高碳锰钢的强度和韧性；但Cr含量过高也会容易生成贝氏体，降低碳锰钢组织及硬度的均匀性；

Ni既能提高碳锰钢的强度，又能提高其塑性和韧性，此外，其在碳锰钢中不形成碳化物，能固溶于奥氏体和铁素体中，起着细化晶粒、强化铁素体、改善韧性的作用；

Mo为辅助元素，能够有效消除回火脆性，使得碳锰钢具有良好的冲击韧性；当其与Cr和Ni同时加入时，三者能发生协同作用，既能有效提高碳锰钢的强度，又能在有效增加碳锰钢的塑型和韧性，特别是改善低温冲击性能的同时又能增大碳锰钢的淬透性；

Al能够细化碳锰钢的晶粒，有助于提高其强韧性，将其含量控制在0.02-0.05％能够使得碳锰钢在锻造过程中保持良好的流动性，减少碳锰钢产生裂纹的可能性；