一种高强高韧长寿命合金结构钢的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种高强高韧长寿命合金结构钢的制造方法，通过电炉冶炼、真空精炼、电渣重熔、锻造三镦三拔、锻后正火+正火后形变强化+回火、粗加工、热处理的制造方法，使力学性能达到σr0.1≥1160Mpa，

【技术实现步骤摘要】
一种高强高韧长寿命合金结构钢的制造方法


[0001]本专利技术属于冶炼、锻造、热处理
，尤其涉及一种在700℃高温下使用、具有强耐磨性的高强高韧长寿命合金结构钢的制造方法。

技术介绍

[0002]随着市场开发，国内外材料的对标，合金结构钢逐步向高强高韧高寿命方向发展，国外合金结构钢使用寿命可达2000次/年，国内合金结构钢寿命仅1000次/年，影响寿命的重要因素是材料的耐烧蚀、均匀性、耐磨性，且国内目前合金结构钢材料已无法满足日益提升的耐磨性等要求，最终导致合金结构钢寿命达不到发展需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种耐高强度、高低温冲击及高温性能的高强高韧长寿命合金结构钢的制造方法，满足合金结构钢向高强高韧高寿命方向发展需求。
[0004]为达上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高强高韧长寿命合金结构钢的制造方法其，所述高强高韧长寿命合金结构钢化学成分在PCrNi3MoV基础上，降C增W,尤其是加入W元素，提高强度、耐磨性及高温性能并细化晶粒提高韧性；同时采用电炉冶炼、真空精炼、电渣重熔、锻造三镦三拔、锻后正火+正火后形变强化+回火、粗加工、性能热处理的制造方法，其制造过程步骤如下：步骤1）、配料操作,按照质量百分比原材料选择为一级废钢、钢屑、高纯生铁，一级废钢、钢屑、高纯生铁质量比为2:1:7；步骤2）、在电炉中分别加入钼铁和高钙石灰各3
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6Kg/t，严格控制P含量，确保电炉出钢[C]≥0.05%、[P]≤0.003%；步骤3）、对精炼炉加强脱氧操作，化渣期间用电石1.0
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2.0Kg/t以及碳粉、铝粉各 2.0
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4.0Kg/t进行脱氧，根据电炉铝含量吹氩喂铝丝2.0
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4.0m/t脱氧，加镍板20
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40Kg/t、金属锰2
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5Kg/t、钒铁6
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10Kg/t、金属钨3
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8Kg/t、金属铬15
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35Kg/t，调整合金成分，渣白后分3
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5批次加入碳粉铝粉1.0
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2.0Kg/t进行脱氧并保持还原气氛，白渣保持≥20分钟；步骤4）、VD炉真空除气，在≤0.7mbar下保持时间≥20分钟，然后解除真空压力后取样检测成分和气体含量，VD后在线定氢、定氧，控制[H]≤1.0ppm、[O]≤5.0ppm，[N]≤40ppm；按照质量百分比控制残[Al]0.010～0.030%，出钢前吹氩弱搅拌时间≥15分钟，模铸采取氩气保护减少钢液吸气，添加无碳保护渣2
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4Kg/t，发热剂1
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3Kg/t，碳化稻壳1
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3Kg/t，确保冒口补缩充分；步骤5）、电渣时按照质量百分比选用60%的CaF2：20%的Al2O3：20%的CaO全预熔渣，平均熔化率控制600
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800kg/h，补缩时间：90
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150分钟；步骤6）、将坯料装入台车式加热炉，采用三段加热规范，在800～900℃预热后快速升温至1200℃～1260℃进行高温扩散，使坯料成分均匀、组织均匀，具有良好的塑性变形能
力；步骤7）、锻造采用油压机三镦三拔和精锻机锻造成型，锻造过程始锻温度1260℃～900℃，终锻温度≥800℃，油压机镦粗比2.0～2.4，三镦三拔控制的参数为：镦粗H=800
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900，拔长800
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900，镦粗H=800
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900，拔长800
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900，镦粗H=800
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900，拔长800
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900；镦拔后采用上下平砧拔长、倒八方450mm～550mm，转运至精锻机，精锻机在温度750～900℃之间进行控温锻造，完成高强高韧长寿命合金结构钢锻造成型；步骤8）、锻后预备热处理采用正火+正火后形变强化+回火，预处理制度工艺如下：锻后空冷至500～550℃，目的是工件内、外温度趋于一致，使内部组织转变完成；空冷后入炉600
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650℃保温2.5h/100mm，过冷到250
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280℃，使残余奥氏体转变；升温至正火温度860～900℃，均温≥1.5h/100mm，保温1.5h/100mm，出炉精锻机形变强化，变形量控制在5
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10mm ，目的是细化组织及晶粒度，形变强化后过冷到250
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280℃，使残余奥氏体完全转变；升温至650～700℃扩氢及去应力回火，均温≥1.5h/100mm，保温5h/100mm，炉冷至≤150℃出炉空冷，为后续性能热处理获得高强度高韧性奠定基础；步骤9）、粗加工采用划线+打中心孔+粗车外圆+钻镗内孔+粗车外圆成型，工艺如下：在划线平台上将工件找正，分别在工件两端面找中心并划中心圆φ30
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50mm；在卧式镗床上按划线位置打A30
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50mm中心孔；在半精加车床上粗车外圆，留10
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20mm加工余量，在深孔钻镗床上钻、镗内孔成型，出口偏≤3mm；在半精加车床上粗车外圆成型，控制内孔弯曲度、壁厚差；步骤10）、性能热处理采用正火+淬火+高温回火，热处理制度如下：正火温度910～950 ℃，均温≥1.5h/100mm，保温1.5h/100mm，空冷或风冷；淬火温度930～980℃，均温≥1.5h/100mm，保温1.5h/100mm，采用水冷却，开始水温≤30℃，加强淬火冷却效果；工件出水温度≤50℃，促进残余奥氏体完全转变；淬火后及时回火，回火温度550
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610℃，均温≥3h/100mm，保温3h/100mm，水冷，避免回火脆性，保证材料具有高强度的同时，兼备好的韧性。
[0005]本专利技术相对于现有技术有以下优点：采用本专利技术生产的高强高韧长寿命合金结构钢，通过电弧炉冶炼+真空精炼+电渣重熔冶炼；通过三镦三拔使钢锭内部产生较大的变形，有效改善工件的横向性能，有效锻合钢锭内部缺陷；通过锻后正火+正火后形变强化+回火，进一步细化组织和晶粒度；通过淬火水冷到底，使工件全部淬透，最大限度减少残余奥氏体含量，得到马氏体组织，再通过高温回火获得细小的回火索氏体，使力学性能达到σr0.1≥1160Mpa，
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40℃冲击功AKV≥20J，700℃高温拉伸σb≥350Mpa；满足合金结构钢向轻量化、高寿命方向发展需求。
具体实施方式
[0006]以下实施例是对本专利技术的详细描述，实施例仅仅是对本专利技术最佳实施方式的描述，并不对本专利技术的范围有任何的限制。
[0007]实施例1：一种高强高韧长寿命合金结构钢的制造方法，锻件规格为Φ390*Φ120*10000，制造方法如下：所述高强高韧长寿命合金结构钢的化学成分在PCrNi3MoV基础上，降C增W,尤其是加入W元素，提高强度、耐磨性及高温性能并细化晶粒提高韧性；同时采用电弧炉冶炼、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
℃，均温≥1.5h/100mm，保温1.5h/100mm，空冷或风冷；淬火温度930～980℃，均温≥1.5h/100mm，保温1.5h/100mm，采用水冷却，开始水温≤30℃，加强淬火冷却效果；工件出水温度≤50℃，促进残余奥氏体完全转变；淬火后及时回火，回火温度550
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【专利技术属性】
技术研发人员：王子君，徐宁，崔晓宁，赵彩艳，王文，曹启航，胡建成，翟文进，赵东，
申请(专利权)人：河南中原特钢装备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：