一种改善低、中碳钢性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种改善低、中碳钢性能的方法，属于钢铁性能改善领域。研制低、中碳先进高强模锻钢的组织和力学性能。热锻后再进行等温相变可显著改善锻钢的力学性能。从基体结构、亚稳残余奥氏体的应变诱导转变和/或马氏体与奥氏体的混合等方面总结了改善力学性能的机理。控制锻造温度在TR和Ac3之间。奥氏体形变温度低于Acs，对应于亚稳态奥氏体区域。锻造温度越低，组织越细小。对于每一个锻件，后冷却速率决定了基体组织的类型，即淬火、快速冷却和中度冷却，分别产生马氏体、贝氏体和铁素体

【技术实现步骤摘要】
一种改善低、中碳钢性能的方法


[0001]本专利技术公开了一种改善低、中碳钢性能的方法，属于钢铁性能改善领域。

技术介绍

[0002]碳素钢分为低碳钢（含碳量小于0.25%）；中碳钢（含碳量为0.25%
‑‑
0.6%）；高碳钢（含碳量大于0.6%）。
[0003]低碳钢强度低、硬度低而软，故又称软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，其强度和硬度较低，塑性和韧性较好。因此，其冷成形性良好，可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成形。这种钢还具有良好的焊接性。
[0004]中碳钢热加工及切削性能良好，焊接性能较差。强度、硬度比低碳钢高，而塑性和韧性低于低碳钢。可不经热处理，直接使用热轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。能够达到的最高硬度约为HRC55(HB538)，σb为600~1100MPa。
[0005]钢铁是人类所使用最多的金属材料，也是现在研究最为广泛的金属材料，在人们的日常生活中随处可见，十分重要，而随着人们对金属性能需求的增加，越来越重视高端金属材料，传统低、中、碳钢在性能上不在能满足需求。需要进行性能上的提升。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种改善低、中、碳钢性能的方法，传统低、中碳钢的加工方式导致生产出来的钢铁性能低，使热锻温度高于再结晶温度(TR，1000
°
C至1200
°
C)低于，控制锻造温度在TR和Ac3之间。奥氏体形变温度低于Acs，对应于亚稳态奥氏体区域，锻造温度越低，组织越细小。对于每一个锻件，后冷却速率决定了基体组织的类型，即淬火、快速冷却和中度冷却，分别产生马氏体、贝氏体和铁素体
‑
珠光体基体组织，通过温度的控制可改变材料的性能。
[0007]本专利技术采用的技术方案是：一种改善低、中碳钢性能的方法，其特征在于：所述锻造方法包括以下步骤：步骤一、开坯锻造：对钢铸锭进行1～2火次开坯锻造，每火次始锻温度均为β相变点以上1000℃～1200℃，终锻温度均为β相变点以下1200℃～1600℃，每火次锻造完成4～6个镦拔，每火次锻比控制在6～8之间，得到第一锻坯；步骤二、中间锻造：第一阶段：对步骤一中得到的第一锻坯进行4～6火次的相变点下至相变点上反复镦拔，火次之间采用回炉补温方式，每火次锻比均控制在2～6之间，得到第二锻坯；第二阶段：对得到的第二锻坯进行2～4火次的相变点下反复镦拔，火次之间采用
回炉补温方式，每火次锻比均控制在1.2～5.0之间，得到第三锻坯；步骤三、成形锻造：对步骤二中得到的第三锻坯进行4～8火次的成形锻造，即得到钢锻坯。
[0008]进一步的，所述步骤二中第一阶段和第二阶段镦拔时，交替采用500mm～2000mm不同尺寸截面的工装，对锻坯沿不同方向进行镦拔。
[0009]进一步的，上述步骤三中成形锻造时，采用阶梯变形量的双向拔长变形方式。
[0010]进一步的，风冷的降温速率为20
‑
25℃/min，并在钢液体进行冷却之前，从加热炉中到处溶液。
[0011]进一步的，成型胚料的温度应当大于1200℃，若低于此温度，应当对成型胚料进行加热，从而保证钢性能满足需求。
[0012]进一步的，收尾保温的温度为900
‑
1000℃。
[0013]进一步的，原始坯料于窑炉内进行加热的过程中，每20
‑
30min进行翻料一次。
[0014]与现有技术相比，本专利技术可提高生产的低、中碳钢性能。
具体实施方式
[0015]本专利技术提供了一种改善低、中、碳钢性能的方法，传统低、中碳钢的加工方式导致生产出来的钢铁性能低，使热锻温度高于再结晶温度(TR，1000
°
C至1200
°
C)低于，控制锻造温度在TR和Ac3之间。奥氏体形变温度低于Acs，对应于亚稳态奥氏体区域，锻造温度越低，组织越细小。对于每一个锻件，后冷却速率决定了基体组织的类型，即淬火、快速冷却和中度冷却，分别产生马氏体、贝氏体和铁素体
‑
珠光体基体组织，通过温度的控制可改变材料的性能。
[0016]本专利技术采用的技术方案是：一种改善低、中碳钢性能的方法，其特征在于：所述锻造方法包括以下步骤：步骤一、开坯锻造：对钢铸锭进行1～2火次开坯锻造，每火次始锻温度均为β相变点以上1000℃～1200℃，终锻温度均为β相变点以下1200℃～1600℃，每火次锻造完成4～6个镦拔，每火次锻比控制在6～8之间，得到第一锻坯；步骤二、中间锻造：第一阶段：对步骤一中得到的第一锻坯进行4～6火次的相变点下至相变点上反复镦拔，火次之间采用回炉补温方式，每火次锻比均控制在2～6之间，得到第二锻坯；第二阶段：对得到的第二锻坯进行2～4火次的相变点下反复镦拔，火次之间采用回炉补温方式，每火次锻比均控制在1.2～5.0之间，得到第三锻坯；步骤三、成形锻造：对步骤二中得到的第三锻坯进行4～8火次的成形锻造，即得到钢锻坯。
[0017]进一步的，所述步骤二中第一阶段和第二阶段镦拔时，交替采用500mm～2000mm不同尺寸截面的工装，对锻坯沿不同方向进行镦拔。
[0018]进一步的，上述步骤三中成形锻造时，采用阶梯变形量的双向拔长变形方式。
[0019]进一步的，风冷的降温速率为20
‑
25℃/min，并在钢液体进行冷却之前，从加热炉中到处溶液。
[0020]进一步的，成型胚料的温度应当大于1200℃，若低于此温度，应当对成型胚料进行加热，从而保证钢性能满足需求。
[0021]进一步的，收尾保温的温度为900
‑
1000℃。
[0022]进一步的，原始坯料于窑炉内进行加热的过程中，每20
‑
30min进行翻料一次。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善低、中碳钢性能的方法，其特征在于：所述锻造方法包括以下步骤：步骤一、开坯锻造：对钢铸锭进行1～2火次开坯锻造，每火次始锻温度均为β相变点以上1000℃～1200℃，终锻温度均为β相变点以下1200℃～1600℃，每火次锻造完成4～6个镦拔，每火次锻比控制在6～8之间，得到第一锻坯；步骤二、中间锻造：第一阶段：对步骤一中得到的第一锻坯进行4～6火次的相变点下至相变点上反复镦拔，火次之间采用回炉补温方式，每火次锻比均控制在2～6之间，得到第二锻坯；第二阶段：对得到的第二锻坯进行2～4火次的相变点下反复镦拔，火次之间采用回炉补温方式，每火次锻比均控制在1.2～5.0之间，得到第三锻坯；步骤三、成形锻造：对步骤二中得到的第三锻坯进行4～8火次的成形锻造，即得到钢锻坯。2.根据权利要求1所述的一种改善低、中碳钢性能的方法，其特征在于，所述步骤二中第一阶段和第二阶段镦拔时，交替采用500mm～...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭涵，贾芸霏，张竣宣，唐明亮，岳劲松，高俊康，刘朝泽，王甜，从前应，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：