【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及合金材料領(lǐng)域，具體而言，本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種合金鋼及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、合金鋼在汽車(chē)工業(yè)、航空航天等多領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的用途，成本可控的超高強(qiáng)度、高沖擊韌性、高紅硬性合金鋼是車(chē)身結(jié)構(gòu)、飛行器結(jié)構(gòu)件、熱成型模具等產(chǎn)品的必需性能。以特種合金鍛造模具為例，由于特種合金的鍛坯溫度通常在1000℃及以上，且熱成型過(guò)程中需要較大的作用力使其快速、充分變形，因此對(duì)熱成型中與鍛坯直接接觸的合金鋼的熱強(qiáng)性、沖擊韌性和紅硬性有較高要求。目前，通常通過(guò)添加高耐熱合金元素，如鎢、鎳、鈷等，來(lái)提高鋼材紅硬性。
2、但是，含鎢、鎳等合金元素的合金鋼一方面不能承受大沖擊載荷，容易意外斷裂，壽命提升有限還導(dǎo)致生產(chǎn)危險(xiǎn)增加；另一方面價(jià)格高，企業(yè)難以承受，導(dǎo)致并不適合作為特種合金鍛造行業(yè)常規(guī)合金鋼大規(guī)模使用。
3、因此，有必要開(kāi)發(fā)并提供一款性能優(yōu)秀、成本可控的新型合金鋼，在不添加鎢、鎳等昂貴合金元素的同時(shí)，具有高強(qiáng)韌性匹配以及高紅硬性，滿足特種合金熱成型加工中高壽命的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)旨在解決上述技術(shù)問(wèn)題的至少之一。
2、為此，本專(zhuān)利技術(shù)的第一目的在于提供一種合金鋼。
3、本專(zhuān)利技術(shù)的第二目的在于提供一種合金鋼的制備方法。
4、為實(shí)現(xiàn)本專(zhuān)利技術(shù)的第一目的，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種合金鋼，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括：c：0.40%-0.50%，si：0.10%-0.20%，mn：0.15%-0.19%，cr：3.20%-4.0%，mo：
5、合金鋼的制備方法包括如下步驟：
6、s100、將原料依次經(jīng)真空感應(yīng)熔煉和電渣重熔，制得電渣錠；
7、s200、對(duì)電渣錠進(jìn)行均質(zhì)化處理和鍛造處理，制得鍛坯；
8、s300、對(duì)鍛坯進(jìn)行固溶處理和退火處理，制得合金鋼；
9、均質(zhì)化處理的時(shí)間通過(guò)下式獲得：
10、t=d×1/40+（1300-t）×0.2+a；
11、其中，t為保溫時(shí)間；d為電渣錠的直徑；t為均質(zhì)化溫度值；a為指固定的擴(kuò)散時(shí)間。
12、本專(zhuān)利技術(shù)的合金鋼的組成包括c、si、mn、cr、mo、v、nb、p、s、n、h、o及fe，c元素是合金鋼中的基礎(chǔ)性元素，c元素能夠直接提高合金鋼的強(qiáng)度和硬度；cr元素是合金鋼中的必要元素；mo元素是保證合金鋼熱強(qiáng)性和紅硬性最核心的元素之一；v元素是強(qiáng)碳化物形成元素，主要形式為mc型碳化物，該型碳化物細(xì)小且彌散分布，熱穩(wěn)定性好，固溶溫度高，對(duì)鋼的熱強(qiáng)性和紅硬性大為有利；nb元素是本專(zhuān)利技術(shù)中提升合金鋼的熱強(qiáng)性和紅硬性，同時(shí)又能保證較高的韌性的核心的合金元素；si元素在合金鋼中能夠起到固溶強(qiáng)化的作用；mn元素是重要的奧氏體穩(wěn)定元素，在冶煉過(guò)程中可以起到脫氧的作用，同時(shí)可以提高鋼的淬透性；本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在合理的c-cr-mo-v元素配比下，能夠形成以mc型碳化物核-m2c型碳化物殼的復(fù)合碳化物結(jié)構(gòu)；本申請(qǐng)的合金元素成分范圍與制備工藝需要相互配合才能夠發(fā)揮相應(yīng)的作用，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的合理的熔煉、均質(zhì)化、鍛造及固溶退火處理工藝，從而制得具有高強(qiáng)韌性及高紅硬性的合金鋼；在某個(gè)特定均質(zhì)化處理的溫度下的均質(zhì)化處理的時(shí)間根據(jù)具體的溫度而定，因此，通過(guò)上式來(lái)計(jì)算特定均質(zhì)化溫度所需的均質(zhì)化處理的時(shí)間可以獲得更優(yōu)的均質(zhì)化處理的效果。
13、另外，本專(zhuān)利技術(shù)提供的技術(shù)方案還可以具有如下技術(shù)特征：
14、上述技術(shù)方案中，碳化物核心為nbc為主的mc型碳化物；碳化物外殼為mo2c為主的m2c型碳化物。
15、mc型碳化物具有最高的熱穩(wěn)定性，是提高合金鋼熱強(qiáng)性和紅硬性的關(guān)鍵碳化物，而m2c型碳化物為韌性結(jié)構(gòu)且與基體為共格結(jié)構(gòu)，mc型碳化物在經(jīng)過(guò)m2c型碳化物包裹改性后，能夠充分保證合金鋼的韌性；mc型碳化物作為復(fù)合碳化物核心，以熱穩(wěn)定性最強(qiáng)的nbc為主，為合金鋼提供了極佳的強(qiáng)度和紅硬性，m2c型碳化物以mo2c為主，與基體保持共格狀態(tài)，從而確保了合金鋼也具有非常優(yōu)秀的韌性。
16、上述任一技術(shù)方案中，合金鋼在熱處理后的洛氏硬度為53hrc-58hrc。
17、本專(zhuān)利技術(shù)的合金鋼在熱處理后洛氏硬度較高，合金鋼的洛氏硬度更高意味著合金鋼具有更加優(yōu)異的耐磨性和抗變形塌陷能力，不僅提高的合金鋼的使用壽命，還擴(kuò)大了合金鋼可以應(yīng)用的領(lǐng)域。
18、上述任一技術(shù)方案中，合金鋼在熱處理后的無(wú)缺口沖擊韌性為285j-315j。
19、沖擊韌性是指材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力，反映材料內(nèi)部的細(xì)微缺陷和抗沖擊性能；本專(zhuān)利技術(shù)的合金鋼在熱處理后具有優(yōu)異的無(wú)缺口沖擊韌性，說(shuō)明合金鋼在承受沖擊或碰撞時(shí)更難斷裂，減少了合金鋼在應(yīng)用過(guò)程中因斷裂而發(fā)生事故。
20、上述任一技術(shù)方案中，合金鋼在熱處理后，在室溫條件下，合金鋼的抗拉強(qiáng)度為1900mpa-2300mpa；合金鋼的屈服強(qiáng)度為1600mpa-2100mpa；合金鋼的延伸率為8%-12%；合金鋼的斷面收縮率為40%-48%；和/或在600℃高溫條件下，合金鋼的抗拉強(qiáng)度為1200mpa-1450mpa；合金鋼的屈服強(qiáng)度為1000mpa-1250mpa；合金鋼的延伸率為8%-10%；合金鋼的斷面收縮率為30%-40%。
21、本專(zhuān)利技術(shù)的合金鋼熱處理后在室溫下的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度較好，且在600℃高溫條件下仍具有較好的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，這表明本專(zhuān)利技術(shù)的合金鋼在與高溫鍛件接觸并承受載荷時(shí)不發(fā)生塑性變形的核心性能。
22、上述任一技術(shù)方案中，合金鋼在熱處理后，合金鋼在560℃高溫下保溫12h后硬度變化小于0.5hrc；和/或合金鋼在高溫560℃下保溫24h后硬度變化小于1.5hrc。
23、本專(zhuān)利技術(shù)的合金鋼熱處理后在560℃高溫條件下保溫12h后硬度變化小于0.5hrc，在高溫560℃下保溫24h后硬度變化小于1.5hrc，這說(shuō)明本專(zhuān)利技術(shù)的合金鋼在持續(xù)與高溫鍛件接觸過(guò)程中，性能能夠保持不下降。
24、為實(shí)現(xiàn)本專(zhuān)利技術(shù)的第二目的，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種合金鋼的制備方法，制備方法包括如下步驟：
25、s100、將原料依次進(jìn)行真空感應(yīng)熔煉和電渣重熔，制得電渣錠；
26、s200、對(duì)電渣錠依次進(jìn)行均質(zhì)化處理和鍛造處理，制得鍛坯；
27、s300、對(duì)鍛坯進(jìn)行固溶處理和退火處理，制得合金鋼；
28、其中，原料包括：c：0.40%-0.50%，si：0.10%-0.20%，mn：0.15%-0.19%，cr：3.20%-4.0%，mo：2.50%-2.90%，v：0.30%-0.57%，nb：0.04%-0.08%，余量為fe及其他雜本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種合金鋼，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金鋼，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金鋼，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金鋼，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金鋼，其特征在于，所述合金鋼在所述熱處理后，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金鋼，其特征在于，所述合金鋼在所述熱處理后，
7.一種合金鋼的制備方法，其特征在于，用于制備如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的合金鋼，所述制備方法包括如下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，在所述S100中，
【技術(shù)特征摘要】
1.一種合金鋼，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金鋼，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金鋼，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金鋼，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金鋼，其特征在于，所述合金鋼在所述熱處理后，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金鋼，其特征...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周易，趙文軍，倪浩，周飛，程鵬飛，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：寧波眾遠(yuǎn)新材料科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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