[发明专利]钢

说明书

本发明涉及一种具有良好淬透性的连续铸钢。淬硬深度是钢的淬透性的一个度量标准。作为一种标准，淬透层深度规定为：由表面到半马氏体层的深度。在这个距离中，结构钢的50%包括马氏体。

由于淬透性的原因，未加入合金元素的和加入合金元素的经过热处理的钢，在淬火之前的奥氏体化的过程中，需要一种大的奥氏体晶粒（美国材料试验标准数值ASTM6或更小的数值）。迄今为止，人们已经通过限制铝的最大含量而获得了这种大的奥氏体晶粒。使用常规方法，铝的最大含量被限制到0.005%;在提高了的奥氏体化温度下，铝的最大含量被限制到0.005%;在提高了的奥氏体化温度下，铝的最大含量被限制到0.010%。

迄今为止，由于铸造性能和产品性质的原因，还不能用连续铸造的方法生产出具有良好淬透性的可进行热处理的钢，因为这种连续铸造的工艺方法要求铝的最小含量大于0.010%。这是一个很大的不足，因为在钢铁工业中已经越来越多地使用经济实用的连续铸造工艺。

如果这样的钢完全用铝来脱氧的话，那么形成于奥氏体化过程中的或形成于已经出现的奥氏体中的氮化铝将通过核化或通过阻止奥氏体晶粒的长大而导致晶粒细化。依赖于铝或氮的含量，在通常的大约800℃至860℃的奥氏体化的温度下，在这些钢中将形成一种细的奥氏体晶粒，大大地降低了钢的淬透性。

在钢的含铝量大于0.015%的情况下，比如目前的全铝脱氧钢，则需要950～1050℃之间的奥氏体化温度值来获得一种粗晶粒的奥氏体。由于能量的耗费、技术设备的限制和生成比较厚的氧化皮等原因，不可能考虑这样的奥氏体化温度。

实际上，可热处理的铝脱氧钢中的淬透性的降低可以通过加入合金元素，例如锰或铬来予以补偿，但是这些步骤只能在有条件的限制下进行。确实，除了上述元素的副作用，特别是冷成型性的降低以外，钢的各个性能参数必须根据予先确定的分析规则来提供，不允许偏离这一规则。

本发明的目的是使用令人满意的和经济实用的方法消除铝在钢的淬透性方面的不良影响，提供一种其淬透性得到改善的钢，这种钢是用连续铸造方法生产出来的，价格低廉。

为此，本发明提供了一种钢，它具有0.32%～1.0%的碳，0.20%～3.0%的锰，2.0%以下的硅，最多含0.05%的磷，最多含0.05%的硫，0.002%～0.008%的氮，0.010%～0.10%的铝。其余的成分有铁和不可避免的杂质，其中包括一种添加的成分：锆，锆的含量为0.015%～0.08%，锆/氮的比例为7∶1至10∶1，其奥氏体晶粒的尺寸大小为ASTM6或更小的晶粒数值（更大的晶粒体积）。〔按照ASTM（美国材料试验学会）所确定的奥氏体晶粒尺寸，达到ASTM标准E112;也可以参看德国钢铁实验图表1510（German    Iron    and    Steel    Test    Sheet    1510）〕。

锆是一种对氮具有高亲合力的元素，加入锆防故止钢中的氮化铝析出，氮化铝的析出将导致一种细的奥氏体晶粒。可是，加入锆同样引起粗的氮化物甚至在钢的结晶过程中形成。我们意外地发现：在通常的大约800℃～860℃的奥氏体化温度下持续10分钟以上，锆/氮的7∶1至10∶1的比例产生出粗大的奥氏体晶粒（ASTM数值2～6），它相当于一种硅脱氧钢的奥氏体晶粒。加入锆产生显著的淬透性，而与碳的含量无关。

碳的含量最好在0.41%～1.0%，锰的含量为0.20%～2.0%，硅的含量在0.5%以下，氮含量为0.002%～0.0065%，铝含量为0.015%～0.08%，以及锆的含量为0.015%～0.065%。当然，可热处理的钢即使在0.20%～1.2%或0.40%～1.0%的较低的锰含量的条件下，也能获得显著的淬透性。

根据本发明所述的可热处理的钢还可以分别加入铬、镍、钼，或加入它们的混合物，即0.05%～3.5%，特别是0.05%～1.5%的铬和/或镍和/或0.05%～0.5%的钼。

然而，为了不对按本发明所述的钢的良好淬透性产生不利的影响，不得含有象铌或钛这样的合金元素，这样的合金元素会在奥氏体中导致一种细化晶粒，并且在淬火过程中，借助于组织中的晶核，在铁素体-珠光体阶段加速奥氏体的转变。