[发明专利]一种性能稳定的低成本非调质钢及其生产方法

说明书

一种性能稳定的低成本非调质钢及其生产方法，所述非调质钢化学成分及重量百分含量为：C：0.36～0.40%、Si：0.40～0.80%、Mn：1.25～1.55%、P≤0.025%、S：0.040～0.060%、Cr：0.10～0.30%、N：0.010～0.020%、Al≤0.020%、Mo≤0.05%、Ni≤0.15%、V≤0.01%，其余为Fe及不可避免的残余元素。所述生产方法包括加热、轧制、冷却工序。本发明确定了Ceq、Beq、Mneq、Fm4公式的控制范围，实现非调质钢铁素体含量精准控制在10～25%，不出现贝氏体，硬度在230～250HB之间，截面硬度差≤20HB。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种性能稳定的低成本非调质钢及其生产方法。

背景技术

非调质钢是通过加入N、V、Ti等微合金元素并控制冷却即可达到调质钢调质后的性能，可以节省热处理工艺，实现生产过程中的节能降耗而得到钢铁制造业的广泛关注。随着社会对低碳、节能、绿色的要求日趋提高，目前非调质钢的需求逐步扩大，对于低成本、高性能且性能稳定的非调质钢需求也在增大。

非调质钢的特点是强度有余，韧性不足，因此需在满足强度要求的前提下提高零件韧性。非调质钢的化学成分决定钢的组织进而影响其性能，铁素体组织具有良好的塑性和韧性，但强度和硬度低。贝氏体组织强度和硬度高，但韧性差，同时贝氏体组织在铁素体-珠光体型非调质钢中会形成硬点，导致切削性能差。因此通过精准控制钢中铁素体含量可以获得最佳强韧性材料。

中国发明专利申请CN 102071368 A公开了一种低成本锻造用中碳非调质钢，其利用廉价的C、Mn、Ti代替或部分代替昂贵的V元素，实现材料的成本的降低，在风冷或空冷条件下，达到含V非调质钢的性能，替代大量含V的非调质钢，其发明的成分百分比C：0.20-0.60%，Si：0.10-0.80%，Mn：0.90-1.80%，P:0.001-0.035%，S：0.01-0.07%，Ti：0.0.1-0.10%；V：0-0.05%，其余为Fe。该非调质钢的显微组织以铁素体+珠光体为主，根据成分及工艺的不同，铁素体含量为20-60%。此发明铁素体含量范围大，不利于获得最佳强韧性，同时难以满足高端汽车零部件各项性能的稳定性要求。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种性能稳定的低成本非调质钢及其生产方法，通过对化学成分和生产工艺的精准控制，将成品中铁素体组织含量控制在最佳范围，贝氏体含量控制在最低范围，从而获得性能稳定的最佳强韧性非调质钢。本发明采用的技术方案如下：

一种性能稳定的低成本非调质钢，其化学成分及重量百分含量为：C：0.36～0.40%、Si：0.40～0.80%、Mn：1.25～1.55%、P≤0.025%、S：0.040～0.060%、Cr：0.10～0.30%、N：0.010～0.020%、Al≤0.020%、Mo≤0.05%、Ni≤0.15%、V≤0.01%，其余为Fe及不可避免的残余元素。

本发明所述性能稳定的低成本非调质钢，其化学成分及重量百分含量优选C：0.36～0.40%、Si：0.40～0.60%、Mn：1.30～1.50%、P≤0.015%、S：0.040～0.050%、Cr：0.10～0.20%、N：0.010～0.020%、Al≤0.020%、Mo≤0.01%、Ni≤0.08%、V≤0.005%，其余为Fe及不可避免的残余元素。

本发明所述非调质钢的碳当量Ceq为0.85～0.95%，优选0.88～0.93%；贝氏体特征函数Beq为2.65～3.15%，优选2.80～3.00%；锰当量Mneq为1.65～1.82%，优选1.65～1.75%；Fm4为25～35，优选25～30；

所述Ceq=C+1/6Si+1/4.5Mn+1/15Ni+1/4Cr+1.8V+3.2N+Mo/4 （1）

Beq=2Mn+5Mo （2）