一种中碳微合金化高强韧性贝马复相钢及其制造方法技术

技术编号：41062072 阅读：6 留言：0更新日期：2024-04-24 11:14

本发明专利技术公开了一种中碳微合金化高强韧性贝马复相钢及其制造方法，所述钢轨化学成分重量百分比包括：C：0.25～0.40％；S i：0.60～0.90％；Mn：1.50～2.00％；P≤0.020％；S≤0.010％；Cr：0.60～1.00％，Mo+N i+V+Nb含量≤0.50％，其余为Fe及不可避免的杂质；采用电炉冶炼‑真空脱气‑模铸‑铸锭加热‑轧制‑控制冷却‑回火生产工艺。本发明专利技术在现有贝氏体重轨钢的成分基础上，通过增加碳含量、添加微合金化元素V、Nb，优化合金强化元素S i、Mn、Cr、Mo、N i含量，经过控制轧制、控制冷却及回火热处理等，提高了贝氏体重轨钢力学性能。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及特种钢生产及应用领域，尤其涉及一种中碳微合金化高强韧性贝马复相钢及其制造方法。

技术介绍

1、我国铁路正面向重载化、大运量化发展，对于重轨钢的耐磨性、强韧性和安全性等指标逐步提升。目前，铁路线一般使用u75v、u71mn、u78crv、u20mn等材质的重轨钢，但随着客货混运和货运重载线路的不断发展，对重轨钢的使用寿命、材质性能等提出了更高的要求，重轨钢在重载车轮强大的冲击下，接触应力达到甚至超过1400mpa，接触表面经常出现剥离掉块的显现，使重轨钢使用寿命受到很大的影响，目前采用贝氏体重轨钢在保证高强度的条件下，任然能保持很高的韧性，极大的延长重轨钢使用寿命，相比珠光体型重轨钢，使用寿命可提高3倍以上，并且韧性的提高，极大的保证了列车的运行安全性，但是目前的贝氏体重轨钢强度级别在1280-1380mpa之间，耐磨性和强度均未达到贝氏体重轨钢的性能上限。

2、国内开发的贝氏体重轨钢成分体系均为低碳高合金体系，且化学成分中n i、mo等贵金属用量较大，从满足服役性能、提高重轨钢强韧性及降低生产成本考虑，国内开发的贝氏体重轨钢成分有较大的优化空间。通过调整重轨钢冶炼成分，结合热处理工艺，利用碳、合金强化元素及微合金元素的有利作用，从而提高重轨钢的淬透性、细化晶粒、细化显微组织，从而提高贝马复相钢强韧性的特点，在提高重轨钢力学性能的同时，改善接触疲劳性能、提高服役性能、降低合金制造成本，在满足线路使用要求的同时，增加贝氏体重轨钢销售利润和市场竞争力。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种中碳微合金化高强韧性贝马复相钢及其制造方法，在现有贝氏体重轨钢的成分基础上，通过增加碳含量、添加微合金化元素v、nb，优化合金强化元素s i、mn、cr、mo、n i含量，经过控制轧制、控制冷却及回火热处理等，提高了贝氏体重轨钢力学性能。

2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：

3、本专利技术一种中碳微合金化高强韧性贝马复相钢，所述钢轨化学成分重量百分比包括：c：0.25～0.40％；s i：0.60～0.90％；mn：1.50～2.00％；p≤0.020％；s≤0.010％；cr：0.60～1.00％；mo：≤0.30％；n i：≤0.20％；v：≤0.10％；nb：≤0.06％，其余为fe及不可避免的杂质，其中，mo+n i+v+nb含量≤0.50％。

4、进一步的，所述钢轨化学成分重量百分比包括：c：0.33％；s i：0.78％；mn：1.80％；p≤0.020％；s≤0.010％；cr：0.66％；mo：0.20％；v：0.07％；nb：0.04％；其余为fe及不可避免的杂质，其中，mo+n i+v+nb含量＝0.31％。

5、一种中碳微合金化高强韧性贝马复相钢的制造方法，采用电炉冶炼-真空脱气-模铸-铸锭加热-轧制-控制冷却-回火生产工艺。

6、进一步的，冶炼工艺：电炉冶炼采用废钢、工业纯铁、铁合金或纯合金为原料，电炉冶炼钢水温度达到1550～1570℃，静置1～3min后出炉浇注，浇注钢锭直径200～300mm。

7、进一步的，加热及轧制工艺：钢锭的加热温度为1150～1200℃，加热时间≥180min，加热速度≤400℃/h，均热温度为1160～1200℃，均热时间≥40min；钢轨开轧温度为1060～1130℃，终轧温度≤900℃，轧制道次≥9道次，轧制压缩比≥11：1。

8、进一步的，轧制控制冷却及回火工艺：钢锭终轧后采用水雾或压缩空气等介质，对贝马复相钢控制冷却处理，其中，控制冷却速度≥5℃/s，终冷温度为150～250℃，当贝马复相钢返温至300～380℃时，等温处理1～3h；后续采用250～400℃进行回火处理4h以上。

9、进一步的，制造出的钢显微组织包括贝氏体、马氏体和残余奥氏体，贝马复相钢的性能满足如下技术要求：屈服强度≥1100mpa、抗拉强度≥1480mpa，延伸率≥12.0％，踏面硬度≥450hbw，室温冲击功≥80j。

10、与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：

11、基于以上制造方法得到的贝马复相钢，满足如下技术指标的技术要求：屈服强度≥1100mpa、抗拉强度≥1480mpa，延伸率≥12.0％，踏面硬度≥450hbw，室温冲击功≥80j。

12、生产的贝马复相钢具有较高的强度、硬度，同时兼具良好的韧性指标。

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【技术保护点】

1.一种中碳微合金化高强韧性贝马复相钢，其特征在于：所述钢轨化学成分重量百分比包括：C：0.25～0.40％；Si：0.60～0.90％；Mn：1.50～2.00％；P≤0.020％；S≤0.010％；Cr：0.60～1.00％；Mo：≤0.30％；Ni：≤0.20％；V：≤0.10％；Nb：≤0.06％，其余为Fe及不可避免的杂质，其中，Mo+Ni+V+Nb含量≤0.50％。

2.根据权利要求1所述的中碳微合金化高强韧性贝马复相钢，其特征在于：所述钢轨化学成分重量百分比包括：C：0.33％；Si：0.78％；Mn：1.80％；P≤0.010％；S≤0.005％；Cr：0.66％；Mo：0.20％；V：0.07％；Nb：0.04％；其余为Fe及不可避免的杂质，其中，Mo+Ni+V+Nb含量＝0.31％。

3.根据权利要求1所述的中碳微合金化高强韧性贝马复相钢的制造方法，其特征在于：采用电炉冶炼-真空脱气-模铸-铸锭加热-轧制-控制冷却-回火生产工艺。

4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于：冶炼工艺：电炉冶炼采用废钢、工业纯铁、铁合金或纯

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：加热及轧制工艺：钢锭的加热温度为1150～1200℃，加热时间≥180min，加热速度≤400℃/h，均热温度为1160～1200℃，均热时间≥40min；钢轨开轧温度为1060～1130℃，终轧温度≤900℃，轧制道次≥9道次，轧制压缩比≥11：1。

6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：轧制控制冷却及回火工艺：钢锭终轧后采用水雾或压缩空气等介质，对贝马复相钢控制冷却处理，其中，控制冷却速度≥5℃/s，终冷温度为150～250℃，当贝马复相钢返温至300～380℃时，等温处理1～3h；后续采用250～400℃进行回火处理4h以上。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于：制造出的钢显微组织包括贝氏体、马氏体和残余奥氏体，贝马复相钢的性能满足如下技术要求：屈服强度≥1100MPa、抗拉强度≥1480MPa，延伸率≥12.0％，踏面硬度≥450HBW，室温冲击功≥80J。

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【技术特征摘要】

1.一种中碳微合金化高强韧性贝马复相钢，其特征在于：所述钢轨化学成分重量百分比包括：c：0.25～0.40％；si：0.60～0.90％；mn：1.50～2.00％；p≤0.020％；s≤0.010％；cr：0.60～1.00％；mo：≤0.30％；ni：≤0.20％；v：≤0.10％；nb：≤0.06％，其余为fe及不可避免的杂质，其中，mo+ni+v+nb含量≤0.50％。

2.根据权利要求1所述的中碳微合金化高强韧性贝马复相钢，其特征在于：所述钢轨化学成分重量百分比包括：c：0.33％；si：0.78％；mn：1.80％；p≤0.010％；s≤0.005％；cr：0.66％；mo：0.20％；v：0.07％；nb：0.04％；其余为fe及不可避免的杂质，其中，mo+ni+v+nb含量＝0.31％。

4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于：冶炼工艺：电炉冶炼采用废钢、工业纯铁、铁合金或纯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凤明，梁正伟，江晓伟，
申请(专利权)人：包头钢铁集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：

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