[发明专利]工程机械用碳锰系复合微合金化钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金结构钢的冶炼技术，具体涉及一种工程机械用碳锰系硼钛复合微合金化钢及其制备方法

背景技术

推土机履带链轨节、轮体等零部件不仅承受整机的全部重量，而且还承受砂土和泥石等的磨损和冲击，使用条件苛刻，因此对所用钢材一般要求具有较高的强度、韧性和良好的焊接性能、成形性能等。

由于微量的硼可显著提高钢的淬逐性，从而可节约大量贵重的合金元素(Cr、Mo等)，采用硼钢更为经济合理，并使碳当量Ceq和焊接裂纹敏感系数大大降低。且硼钢适于水淬，可在热加工后直接进行淬火。用较低的碳当量的材料(通过快冷)可获得所需要的硬度和强度，从而简化了热处理工艺，降低了热处理成本。因此，工程机械用钢广泛采用硼微合金化元素。硼(B)是极活泼元素之一，钢中B存在形式主要为酸溶硼和酸不溶硼。酸溶硼指固溶硼和碳硼化物中的硼，酸不溶硼指氧化硼和氮化硼中的硼。硼在钢中与残留的氮、氧化合形成稳定的酸不溶硼夹杂物即丧失其有益的作用，只有以固溶形式存在于钢中的硼才能起到有益的作用。如何控制钢中的“有效硼”含量，是含硼钢冶炼的关键环节。

该含硼钢钢种化学成分要求严格(特别是B的含量)，具有力学性能及组织成分变化敏感的特点，冶炼、连铸等工艺控制十分关键。国内早期用电炉-模注系统生产硼钢，韩丽姣等对单纯用电炉冶炼硼钢如何控制有效硼含量进行了研究，参见韩丽姣等人的论文“60CrMnBA钢冶炼中B成份的控制”，沈阳工业大学学报，第19卷第6期，1997.12。首钢转炉连铸系统试验硼钢的生产，参见于广石等“矩形坯连铸生产40MnB钢试验研究”，钢铁研究，2004.4，第2期。

CN101016603公开了一种含颗粒状硼化物的高硼铸钢及制备方法，其化学成分及重量百分比为：C：0.15％～0.45％；B：0.75％～2.70％；Ti：0.34％～1.50％；Cr：0.80％～1.20％；Si：0.50％～1.50％；Mn：0.50％～1.50％；Ce：0.04％～0.12％；Al：0.08％～0.20％；Ca：0.03％～0.10％；N：0.01％～0.06；P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe；其中，B/C＝5.0～6.0，B/Ti＝1.8～2.2。制备采用电炉熔炼，先将普通废钢、生铁和铬铁混合加热熔化，然后加入硅铁和锰铁，出炉前加入硼铁和钛铁，炉前调整成分合格后升温，加入硅-钙合金预脱氧，而后用铝终脱氧和微合金化，用铈和氮进行炉外复合变质处理。经保温后油冷淬火、低温回火。

CN101107377涉及铁-碳-锰奥氏体钢板，该钢的化学组成包括(含量以重量表示)：0.45％≤C≤0.75％；15％≤Mn≤26％；Si≤3％；Al≤0.050％；S≤0.030％；P≤0.080％；N≤0.1％；至少一种选自钒、钛、铌、铬和钼的金属元素，其中0.050％≤V≤0.50％，0.040％≤Ti≤0.50％，0.070％≤Nb≤0.50％，0.070％≤Cr≤2％，0.14％≤Mo≤2％；以及任选的一种或多种选自0.0005％≤B≤0.003％，Ni≤1％，Cu≤5％的元素；该组成的余量由铁和熔炼产生的不可避免的杂质组成，析出碳化物、氮化物或碳氮化物形式的所述至少一种金属元素的量为：0.030％≤V_P≤0.150％，0.030％≤Ti_P≤0.130％，0.040％≤Nb_P≤0.220％，0.070％≤Cr_P≤0.6％，0.14％≤Mo_P≤0.44％。

发明内容

本发明主要针对硼微合金化中碳锰系工程机械用钢在冶炼过程中最佳硼含量的确定、有效硼的控制、微量Cr元素应用的问题，提供了一种碳锰系硼钛复合微合金化钢及其制备方法，本发明的复合微合金化中碳锰系工程机械用合金钢具有高耐磨性、高强韧性，属于综合性能优异的合金结构钢。

术语说明：有效硼是指以固溶形式存在于钢中的硼。

本发明的技术方案如下：

工程机械用碳锰系复合微合金化钢，化学成分％重量百分比为：

C0.32～0.37，Si0.15～0.30，Mn1.20～1.40，P≤0.030，S≤0.030，B0.0005～0.0030Cr0.10～0.60，Al0.01～0.07，Ti0.01～0.06，Ti/N为3～6，余为Fe和微量杂质；钢中有效硼含量不低于95％；按包括以下步骤的方法制得：