制造鍛件用鋼及鍛件制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及鍛件用鋼，其化學(xué)組成中含（重量）：０．１％≤Ｃ≤０．４％；１％≤Ｍｎ≤１．８％；０．１５％≤Ｓｉ≤１．７％；０％≤Ｎｉ≤１％；０％≤Ｃｒ≤１．２％；０％≤Ｍｏ≤０．３％；０％≤Ｖ≤０．３％；Ｃｕ≤０．３５％；且作為任選尚含鋁０．００５％至０．０６％，硼０．０００５％，鈦０．００５％至０．０３％，鈮０．００５％至０．０６％，硫０．００５％至０．１％，鈣至多０．００７％，碲至多０．０３％，硒至多０．０５％，鉍至多０．０５％，鉛至多０．１％；余者為鐵及熔化生成的雜質(zhì)。本發(fā)明專利技術(shù)還涉及鍛件的制造方法。（*該技術(shù)在2017年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及高性能鋼制鍛件的制造.具高性能鋼鍛件，尤其是那些用作汽車者，制造技術(shù)多種多樣，但各有其不足。其一是以鉻-鉬類鋼制造鍛件，其化學(xué)組成中含(重量)碳0.25％至0.45％，鉻約1％，以及鉬約0.25％。工件在鍛制后經(jīng)淬火-退火熱處理，如此則使其具有馬氏體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而獲得特定的抗拉強(qiáng)度Rm值約為1000MPa。該技術(shù)不足處是費(fèi)用高，且有時(shí)產(chǎn)生鍛件的扭曲幾何變形。另一技術(shù)中的鍛件用鋼含碳0.3％至0.4％，鎂1％至1.7％，硅0.25％至1％，以及高達(dá)0.1％的釩。經(jīng)鍛制后的鍛件緩慢冷卻，以使其具有鐵素體-珠光體結(jié)構(gòu)。雖則該技術(shù)較前者經(jīng)濟(jì)，但有以下幾點(diǎn)不足·不可能得到高于1000MPa的抗拉強(qiáng)度Rm；·屈服應(yīng)變與抗拉強(qiáng)度之比Rp0.2/Rm小于0.75，這在只參照屈服應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)鍛件尺寸時(shí)，不大可能使鍛件重量減輕；·斷裂-韌化轉(zhuǎn)變溫度高于50℃，這會(huì)降低沖擊強(qiáng)度；·有時(shí)，制造裝置需配套使用冷卻管道，以便在鍛制操作后再行適宜冷卻。較之上例，鍛件用鋼還可含較少量的碳并經(jīng)水淬火，淬火在鍛制操作后、鍛件尚熱時(shí)進(jìn)行，以使其具有貝氏體或貝氏體-馬氏體結(jié)構(gòu)。該技術(shù)可得大于1000MPa的抗拉強(qiáng)度Rm以及高于800MPa的屈服應(yīng)變Rp0.2，但其缺點(diǎn)是有時(shí)會(huì)產(chǎn)生幾何形變，故而需整形處理甚或可為redhibitory。此外，有些鍛件用鋼含碳0.3％至0.4％及鎂1.9％至2.5％。這類鍛件在鍛制后再經(jīng)空氣冷卻，因此而得具高力學(xué)性能的貝氏體結(jié)構(gòu)。但鍛件常含馬氏體結(jié)構(gòu)偏析條帶，其機(jī)加工困難。本專利技術(shù)旨在提供一種鍛件用鋼以及一種鍛件制造方法，以期克服上述不足、提高鍛件性能。為此，本專利技術(shù)的主旨是鍛件用鋼，其組成中含(重量)0.1％≤C≤0.4％1％≤Mn≤1.8％0.15％≤Si≤1.7％0％≤Ni≤1％0％≤Cr≤1.2％0％≤Mo≤0.3％0％≤V≤0.3％Cu≤0.35％且作為任選尚含下列·鋁0.005％～0.06％；·硼0.0005％～0.01％；·鈦0.005％～0.03％；·鈮0.05％～0.06％；·硫0.005％～0.1％；鈣至多0.006％；碲至多0.03％；硒至多0.05％；鉍至多0.05％；鉛至多0.1％；余者為鐵及熔化時(shí)產(chǎn)生的雜質(zhì)。作為優(yōu)選，碳含量應(yīng)小于或等于0.3％，鎂含量也應(yīng)小于1.6％；取決于特定的用途，硅含量可優(yōu)選為大于1.2％或者是小于0.8％。本專利技術(shù)也涉及鍛件的制造方法，其中·采用按照本專利技術(shù)的鋼制的鋼坯并經(jīng)熱鍛壓制得鍛件；·對(duì)該鍛件施以熱處理，包括將其由奧氏體化對(duì)應(yīng)溫度冷卻至介乎Ms+100℃至Ms-20℃的溫度，冷卻速率Vr大于0.5℃/S，隨之鍛件于Tm至Tf間保溫至少2分鐘，其中Tf≥Tm-100℃，優(yōu)選值Tf≥Tm-60℃，如此則在Tm至Tf間所得結(jié)構(gòu)中至少含15％的貝氏體，優(yōu)選值至少30％。作為優(yōu)選，冷卻速率Vr大于2℃/S。經(jīng)Tm至Tf間的保溫后，所得鍛件可冷卻至室溫，且作為一種選擇，還可于150℃至650℃間退火。在Tm至Tf間的保溫后，鍛件還可重新加熱至不超過(guò)650℃的某一溫度，隨后再冷卻至室溫。熱處理可在加熱鍛件至某一高于AC3的溫度后或是在鍛壓操作后進(jìn)行。本專利技術(shù)將以下列非限制實(shí)施例加以更詳細(xì)說(shuō)明。按照本專利技術(shù)，鋼的化學(xué)組成中含(重量)·碳，大于0.1％，優(yōu)選大于0.15％，用以獲得足夠硬度；小于0.4％，優(yōu)選小于0.3％，用以限定抗拉強(qiáng)度Rm在1200MPa；·鎂，大于1％，用以獲得足夠硬度；小于1.8％，優(yōu)先小于1.6％，用以避免形成偏析條帶；·硅，大于0.15％，用以硬化鐵素體且作為一種選擇可促進(jìn)微量奧氏體形成進(jìn)而改善疲勞強(qiáng)度，但小于1.7％，因超此則硅易使鋼脆裂；介于0.15％至0.8％間，則硅使鐵素體硬化但不使微量奧氏體形成；介于1.2％至1.7％間，硅促進(jìn)微量奧氏體形成因之改善疲勞強(qiáng)度；取決于用途，硅含量可于上述諸范圍內(nèi)選取；·鎳0％至1％，鉻0％至1.2％，且鉬0％至0.3％，用以調(diào)整硬度；·作為任選的鈦，其含量介乎0.005％至0.03％間；·作為任選的鈮，其含量介乎0.005％至0.06％間；·作為任選的硼，其含量介乎0.0005％至0.01％間，用以補(bǔ)強(qiáng)前列元素的硬化效果；此例優(yōu)選鋼中含鈦，以期增強(qiáng)硼的作用；·釩，介于0％至0.3％間，用以獲得附加硬化且改善硬度；·銅，小于0.35％，常以微量元素形式存于鐵屑融化所成鋼中，若過(guò)量，則有惡化可鍛性之弊；·作為任選的鋁，介乎0.005％至0.06％間，用以使鋼脫氧且控制奧氏體晶粒的尺寸，尤以硅含量小于0.5％為宜。·作為任選尚含，硫0.005％至0.1％，鈣至多0.006％，碲至多0.03％，硒至多0.05％，鉍至多0.05％，以及鉛至多0.1％，用以改善機(jī)加工性能；·余者為鐵及熔化時(shí)產(chǎn)生的雜質(zhì)。為制得鍛件，采用本專利技術(shù)的鋼制得的鋼坯并在將其加熱至AC3溫度以上，優(yōu)選1150℃以上，更優(yōu)選在1200℃至1280℃間后再行熱鍛，如此則使其具完全奧氏體結(jié)構(gòu)且流動(dòng)應(yīng)力足夠低。經(jīng)鍛制后，對(duì)所得鍛件施以熱處理，這可直接對(duì)鍛制后尚熱的鍛件進(jìn)行，抑或是先冷卻該鍛件再回?zé)嶂龄摰腁C3溫度以上后進(jìn)行。該熱處理包括以某一冷卻速率Vr冷卻，Vr取值為經(jīng)由700℃，以大于0.5℃/S速率(優(yōu)選大于2℃/S)降至介于Ms＋100℃和Ms-20℃的某一溫度，其中Ms為鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度。其后，保溫2分鐘以上，溫度介于Tm與Tf≥Tm-100℃間，優(yōu)選Tf≥Tm-60℃。保溫后隨之冷卻至室溫，且作為任選輔之以150℃至650℃間的退火；也可在冷卻至室溫前先重新加熱至小于或等于650℃的某一溫度。以上熱處理旨在使鍛件具有完全貝氏體結(jié)構(gòu)，其中含不足20％的鐵素體，至少15％-優(yōu)選為至少30％-的Tm至Tf間所成的低貝氏體。熱處理可對(duì)整個(gè)鍛件進(jìn)行，或可簡(jiǎn)單地對(duì)具特定功能的局部進(jìn)行。保溫條件(Tm，Tf，延續(xù)時(shí)間)，以及每種結(jié)構(gòu)所占比例，尤其是低馬氏體所占比例，可于待測(cè)棒上用熱膨脹測(cè)定加以確定，這對(duì)熟悉本領(lǐng)域的人而言不難做到。所得鍛件的優(yōu)點(diǎn)是抗拉強(qiáng)度Rm介于950MPa至1150MPa，屈服應(yīng)力Rp0.2大于750MPa，Mesnager斷裂韌性K大于25焦耳/cm2(20℃)，機(jī)加工性能至少與具鐵素體-珠光體結(jié)構(gòu)鍛件相同且疲勞行為良好，亦即經(jīng)2×106次環(huán)曲后δD/Rm＞0.5。作為實(shí)施例1，此處先以鋼制得一個(gè)軸件，鋼的重量百分比化學(xué)組成中含CSi Mn Ni Cr Mo Cu V Al B Ti Nb0.250.5 1.67 0.09 0.52- 0.199 0.2 0.03- 0.02 -該鋼尚含硅0.065％，用以改善機(jī)加工性能。鋼的Ms溫度為380℃。所述工件經(jīng)1280℃至1050℃間的熱鍛。鍛制后，隨即吹拂空氣使鍛件以2.6℃/S速率降溫至425℃，其后于425℃至400℃間保溫10分鐘；最后，鍛件在空氣自然對(duì)流條件下冷卻至室溫。所得鍛件的結(jié)構(gòu)中含至少80％的貝氏體，其性能為Rm＝1100MPaRp0.2＝870MPaA％＝10％Z＝60％作為實(shí)施例2，此處以鋼制得丁字軸，鋼的重量百分比化學(xué)組成中合C Si Mn Ni Cr Mo CuV本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
鍛件用鋼，其特征是所述鋼的化學(xué)組成中含（重量）：０．１％≤Ｃ≤０．４％１％≤Ｍｎ≤１．８％１．２％≤Ｓｉ≤１．７％０％≤Ｎｉ≤１％０％≤Ｃｒ≤１．２％０％≤Ｍｏ≤０．３％０％≤Ｖ≤０．３％Ｃｕ≤０．３５％ .作為任選的鋁，０．００５％至０．０６％，.作為任選的硼，其含量介乎０．０００５％至０．０１％，.作為任選的鈦，０．００５％至０．０３％，.作為任選的鈮，０．００５％至０．０６％，.且作為任選，尚含硫０．００５％至０．１％， 鈣至多０．００６％，碲至多０．０３％，硒至多０．０５％，鉍至多０．０５％，鉛至多０．１％，.余者為鐵及熔化時(shí)生成的雜質(zhì)。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J畢魯斯，P朱利，C皮查德，V加克特，C托米，D羅巴特，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：阿斯克邁塔爾公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：FR[法國(guó)]