CN112813362A - 高强钢的制造方法及高强钢履带板 - Google Patents

高强钢的制造方法及高强钢履带板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高强钢的制造方法及高强钢履带板，包括冶炼、轧制、精锻工序；冶炼工序，所述高强钢坯体的化学成分包括：碳、硅、锰、铬、钼、铼、镍、硫、磷，其余为Fe和不可避免的杂质；包括通过电弧炉或中频感应炉对原料进行冶炼，得到钢液；对钢液依次进行LF精炼、VD真空处理；其中，出钢温度为1530℃～1570℃；将精炼后的钢液浇入钢锭模得到钢锭，或浇入连铸结晶器得到连铸坯。本发明提供的高强钢具有高强高韧性能，提供的高强钢履带板从根本上解决了现有履带板低温冲击韧性值低、在高寒地区使用易断裂等问题。同时，利用其高强度性能实现零部件的减重。

Description

高强钢的制造方法及高强钢履带板
技术领域
本发明属于高强钢制备技术领域，具体涉及一种高强钢的制造方法及高强钢履带板。
背景技术
目前履带板常采用铸造(ZGMn13)和锻造(42CrMo)两种制造工艺。ZGMn13铸造履带板通过冲击载荷实现加工硬化，将奥氏体组织转变为马氏体组织实现强化，保证了履带板的强度和耐磨性，但难以控制的铸造缺陷是其最大的弊端，是铸造履带板使用的安全隐患。挂胶履带板日益展现的轻量化和减震的优势，使得ZGMn13履带板的选用逐步减少。因为履带板表层覆盖的橡胶缓减了冲击力，低强度的奥氏体组织难以转变为高强度的马氏体组织，从而达不到所需的强度和硬度。42CrMo具有良好的锻造加工性能和调质后的综合力学性能，较低的钢材价格也被用户认可，是目前履带板的常选材料。但是，已定型的某车型履带板在低温工况的试验中反馈，已发生了多起履带板断裂事故。经科研人员充分论证分析，加之在该条件下履带板的受力情况，认为履带板所用材料在低温工况下的冲击韧性不足(-50℃时ku2值14J)，是断裂事故发生的本质原因。因此，42CrMo材质履带板难以适应高寒恶劣环境。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高强钢的制造方法及高强钢履带板，以解决现有技术中履带板的合金元素复杂，材料价格昂贵，机加工性能较差的问题。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种高强钢的制造方法，包括：
包括冶炼、轧制、精锻工序；所述高强钢坯体的化学成分质量百分比为：
碳：0.16～0.25％、硅：1.50～1.68％、锰：1.0％ 1.20％、铬：0.66％ 0.80％、钼：0.10％ 0.20％、铼：0.005％ 0.01％、镍：1.0％ 1.20％、硫：0％ 0.01％、磷：0％ 0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述冶炼工序，包括：
通过电弧炉或中频感应炉对原料进行冶炼，得到钢液；
对所述钢液依次进行LF精炼、VD真空处理；其中，出钢温度为1530℃～1570℃；
将精炼后的钢液浇入钢锭模得到钢锭，或浇入连铸结晶器得到连铸坯。
进一步的，所述轧制工序，包括：
将钢锭或连铸坯轧制成圆钢；其中，开轧温度为1150℃±50℃，终轧温度为930℃±50℃；
对所述圆钢进行切割处理，得到热轧圆钢。
进一步的，所述精锻工序，包括：
对所述热轧圆钢进行切割，得到预设尺寸的锻件；
将所述锻件进行热处理，得到胚体；
将所述胚体送入模具进行精锻，得到锻件；其中精锻时终锻温度为930℃±50℃；
将冷却后的锻件进行打磨处理。
进一步的，还包括：热处理工序；所述热处理工序包括：
将得到的锻件加热到930℃±30℃，并保温预设时间；
再对锻件进行淬火处理到室温；
将淬火处理后的锻件进行回火处理并冷却，其中，回火温度为220℃～350℃，回火时间为1.5h～4h。
进一步的，所述淬火采用：
PAG淬火液或水介质淬火。
进一步的，所述预设尺寸为：长度6m～12m。
本申请实施例提供一种高强钢履带板，包括：上述任一实施例提供的高强钢的制造方法制成高强钢胚体，对所述高强钢坯体进行模锻、热处理以及机加工工序得到高强钢履带板；其中，所述高强钢坯体的化学成分质量百分比为：
碳：0.16～0.25％、硅：1.50～1.68％、锰：1.0％～1.20％、铬：0.66％～0.80％、钼：0.10％～0.20％、铼：0.005％～0.01％、镍：1.0％～1.20％、硫：0％～0.01％、磷：0％～0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，所述高强钢抗拉强度为：1400～1450MPa、屈服强度为：1320～1360MPa、延伸率为：13～16％、断面收缩率为：53～56％、-50℃冲击功为65J～80J、硬度为：40～45。
进一步的，所述高强钢的显微组织为无碳化物贝氏体-马氏体复相组织，亚结构板条厚度为50～150nm。
本发明采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：
本发明提供一种高强钢的制造方法及高强钢履带板，包括冶炼、轧制、精锻工序；冶炼工序，所述高强钢坯体的化学成分质量百分比为：碳：0.16～0.25％、硅：1.50～1.68％、锰：1.0％～1.20％、铬：0.66％～0.80％、钼：0.10％～0.20％、铼：0.005％～0.01％、镍：1.0％～1.20％、硫：0％～0.01％、磷：0％～0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质；包括通过电弧炉或中频感应炉对原料进行冶炼，得到钢液；对钢液依次进行LF精炼、VD真空处理；其中，出钢温度为1530℃～1570℃；将精炼后的钢液浇入钢锭模得到钢锭，或浇入连铸结晶器得到连铸坯。本发明提供的高强钢具有高强高韧性能，提供的高强钢履带板从根本上解决了现有履带板低温冲击韧性值低、在高寒地区使用易断裂等问题。同时，利用其高强度性能实现零部件的减重。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。
本申请实施例中提供的一个具体的高强钢的制造方法，包括冶炼、轧制、精锻工序；所述高强钢坯体的化学成分质量百分比为：
碳：0.16～0.25％、硅：1.50～1.68％、锰：1.0％～1.20％、铬：0.66％～0.80％、钼：0.10％～0.20％、铼：0.005％～0.01％、镍：1.0％～1.20％、硫：0％～0.01％、磷：0％～0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述冶炼工序，包括：
通过电弧炉或中频感应炉对原料进行冶炼，得到钢液；
对所述钢液依次进行LF精炼、VD真空处理；其中，出钢温度为1530℃～1570℃；
将精炼后的钢液浇入钢锭模得到钢锭，或浇入连铸结晶器得到连铸坯。
具体的，通过本申请提供的高强钢的制备方法得到的高强钢，其屈服强度能够达到1300MPa，解决现有高强钢普遍存在冲击韧性值低、在高寒地区使用易断裂等问题，同时，利用其高强度性能实现工程机械零部件的减重。所述耐寒高强钢的设计化学成分按质量百分比wt％为，C：0.16～0.25、Si：1.50～1.68、Mn：1.0～1.20、Cr：0.66～0.80、Mo：0.10～0.2、Re：0.005～0.01、Ni：1.0-1.20、S＜0.01、P＜0.01，其余为Fe。
一些实施例中，所述轧制工序，包括：
将钢锭或连铸坯轧制成圆钢；其中，开轧温度为1150℃±50℃，终轧温度为930℃±50℃；
对所述圆钢进行切割处理，得到热轧圆钢。
所述精锻工序，包括：
对所述热轧圆钢进行切割，得到预设尺寸的锻件；
将所述锻件进行热处理，得到胚体；
将所述胚体送入模具进行精锻，得到锻件；其中精锻时终锻温度为930℃±50℃；
将冷却后的锻件进行打磨处理。
优选的，本申请提供的高强钢的制作方法还包括：热处理工序；所述热处理工序包括：
将得到的锻件加热到930℃±30℃，并保温预设时间；
再对锻件进行淬火处理到室温；
将淬火处理后的锻件进行回火处理并冷却，其中，回火温度为220℃～350℃，回火时间为1.5h～4h。
所述淬火采用：
PAG淬火液或水介质淬火。
所述预设尺寸为：长度6m～12m。
作为一个具体的实施方式，高强钢的制作方法，包括：冶炼、轧制、精锻，所述冶炼包括以下步骤，
步骤一：将原料通过电弧炉或中频感应炉冶炼得到钢液；
步骤二：将钢液依次进行LF、VD精炼，出钢温度1550℃±20℃；
步骤三：将精炼后的钢液浇入钢锭模得到钢锭，或浇入连铸结晶器得到连铸坯；
所述轧制或锻造过程包括以下步骤，
步骤一：将钢锭或连铸坯轧制成圆钢，开轧(开锻)温度1150℃±50℃，终轧(终锻)温度930℃±50℃；
步骤二：将轧制后得到的圆钢切割成长度为6-12米；
步骤三：切割后的圆钢为热轧棒材，用作履带板精锻的坯料。
所述精锻包括以下步骤，
步骤一：将热轧圆钢切割成精锻履带板相应的尺寸，送入管式感应加热炉或燃气加热炉加热到1150℃±50℃；
步骤二：将加热的坯体送入模具进行精锻。精锻时终锻温度为930℃±50℃；
步骤三：锻件冷却后打磨处理。
进一步的，所述方法制得的精锻件进行后续热处理，该方法包括以下步骤，
步骤一：将履带板精锻件加热到900℃～930℃，保温60～100min，然后淬火处理。
进一步的，淬火后的履带板锻件进行回火处理，回火温度220℃～350℃，保温120～240min后出炉空冷。
本申请提供一种高强钢履带板，采用上述任一实施例提供的高强钢的制造方法制成高强钢胚体，对所述高强钢坯体进行模锻、热处理以及机加工工序得到高强钢履带板；其中，所述高强钢坯体的化学成分质量百分比为：
碳：0.16～0.25％、硅：1.50～1.68％、锰：1.0％～1.20％、铬：0.66％～0.80％、钼：0.10％～0.20％、铼：0.005％～0.01％、镍：1.0％～1.20％、硫：0％～0.01％、磷：0％～0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选的，所述高强钢抗拉强度为：1400～1450MPa、屈服强度为：1320～1360MPa、延伸率为：13～16％、断面收缩率为：53～56％、-50℃冲击功为65J～80J、硬度为：40～45。
其中，所述高强钢的显微组织为无碳化物贝氏体-马氏体复相组织，亚结构板条厚度为50～150nm。
综上所述，本发明提供一种高强钢的制造方法及高强钢履带板，包括包括冶炼、轧制、精锻工序；冶炼工序，所述高强钢坯体的化学成分质量百分比为：碳：0.16～0.25％、硅：1.50～1.68％、锰：1.0％～1.20％、铬：0.66％～0.80％、钼：0.10％～0.20％、铼：0.005％～0.01％、镍：1.0％～1.20％、硫：0％～0.01％、磷：0％～0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质；包括通过电弧炉或中频感应炉对原料进行冶炼，得到钢液；对钢液依次进行LF精炼、VD真空处理；其中，出钢温度为1530℃～1570℃；将精炼后的钢液浇入钢锭模得到钢锭，或浇入连铸结晶器得到连铸坯。本发明提供的高强钢具有高强高韧性能，提供的高强钢履带板从根本上解决了现有履带板低温冲击韧性值低、在高寒地区使用易断裂等问题。同时，利用其高强度性能实现零部件的减重。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。

Claims (9)

1.一种高强钢的制造方法，其特征在于，包括冶炼、轧制、精锻工序；所述高强钢坯体的化学成分质量百分比为：
碳：0.16～0.25％、硅：1.50～1.68％、锰：1.0％～1.20％、铬：0.66％～0.80％、钼：0.10％～0.20％、铼：0.005％～0.01％、镍：1.0％～1.20％、硫：0％～0.01％、磷：0％～0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述冶炼工序，包括：
通过电弧炉或中频感应炉对原料进行冶炼，得到钢液；
对所述钢液依次进行LF精炼、VD真空处理；其中，出钢温度为1530℃～1570℃；
将精炼后的钢液浇入钢锭模得到钢锭，或浇入连铸结晶器得到连铸坯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述轧制工序，包括：
将钢锭或连铸坯轧制成圆钢；其中，开轧温度为1150℃±50℃，终轧温度为930℃±50℃；
对所述圆钢进行切割处理，得到热轧圆钢。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述精锻工序，包括：
对所述热轧圆钢进行切割，得到预设尺寸的锻件；
将所述锻件进行热处理，得到胚体；
将所述胚体送入模具进行精锻，得到锻件；其中精锻时终锻温度为930℃±50℃；
将冷却后的锻件进行打磨处理。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：热处理工序；所述热处理工序包括：
将得到的锻件加热到930℃±30℃，并保温预设时间；
再对锻件进行淬火处理到室温；
将淬火处理后的锻件进行回火处理并冷却，其中，回火温度为220℃～350℃，回火时间为1.5h～4h。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述淬火采用：
PAG淬火液或水介质淬火。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述预设尺寸为：长度6m～12m。
7.一种高强钢履带板，其特征在于，包括：采用如权利要求1至6任一项所述的高强钢的制造方法制成高强钢胚体，对所述高强钢坯体进行模锻、热处理以及机加工工序得到高强钢履带板；其中，所述高强钢坯体的化学成分质量百分比为：
碳：0.16～0.25％、硅：1.50～1.68％、锰：1.0％～1.20％、铬：0.66％～0.80％、钼：0.10％～0.20％、铼：0.005％～0.01％、镍：1.0％～1.20％、硫：0％～0.01％、磷：0％～0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。
8.根据权利要求7所述高强钢履带板，其特征在于，
所述高强钢抗拉强度为：1400～1450MPa、屈服强度为：1320～1360MPa、延伸率为：13～16％、断面收缩率为：53～56％、-50℃冲击功为65J～80J、硬度为：40～45。
9.根据权利要求7所述高强钢履带板，其特征在于，
所述高强钢的显微组织为无碳化物贝氏体-马氏体复相组织，亚结构板条厚度为50～150nm。
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