[发明专利]一种500MPa级工程机械用钢及其制造方法

说明书

本发明公开了一种500MPa级工程机械用钢及其制造方法，该钢种包括以下质量百分比的成分：C：0.12～0.23％、Si：0.10～0.60％、Mn：0.80～1.90％、P：＜0.018％、S：＜0.010％；以及选自Cr：0～0.50％、Ni：0～0.60％、Mo：0～0.45％、Cu：0～0.40％、Nb：0～0.060％、V：0～0.15％、Ti：0～0.12％、B：0～0.0030％、Al：0.010～0.050％中的一种或多种；余量为Fe和不可避免的杂质。其金相组织为均匀细小的马氏体高温回火组织，从而具有良好的力学性能以及疲劳性能。其疲劳寿命较现有的工程机械钢种明显提升。

技术领域

本发明涉及一种合金钢技术，具体涉及一种500MPa级工程机械用钢及其制造方法。

背景技术

目前，工程机械用钢基本采用Q235B和SS400两种，例如挖掘机动臂斗杆，装载机动臂等。其屈服强度在235MPa，满足常温冲击性能，使用寿命在30000h以内。其屈服强度和疲劳寿命均明显不足。

申请号为201310289099.7，名称为“一种500MPa级超细晶工程机械用钢及制造方法”的中国专利，公开了一种屈服强度超过500MPa的工程机械用钢，其C含量为0.04～0.08％，不利于淬火马氏体形成。该钢板存在合金成本高，板形不良，性能不稳定，下料变形较大等问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种500MPa级工程机械用钢，该钢种的屈服强度超过500MPa，具有较高的疲劳寿命。

本发明的另一目的是提供一种500MPa级工程机械用钢的制造方法，该方法能够生产具有较高疲劳寿命的500MPa级工程机械用钢。

技术方案：本发明所述的一种500MPa级工程机械用钢，包括以下质量百分比的成分：C：0.12～0.23％、

Si：0.10～0.60％、

Mn：0.80～1.90％、

P：＜0.018％、

S：＜0.010％；

以及选自Cr：0～0.50％、Ni：0～0.60％、Mo：0～0.45％、Cu：0～0.40％、Nb：0～0.060％、V：0～0.15％、Ti：0～0.12％、B：0～0.0030％、Al：0.010～0.050％中的一种或多种；

余量为Fe和不可避免的杂质。

该500MPa级工程机械用钢的金相组织为均匀细小的马氏体高温回火组织。

该500MPa级工程机械用钢中各化学组分质量百分比含量的限定理由如下：

C元素能够通过固溶强化显著增加基体强度，同时其含量过低不利于淬火马氏体的形成，但是C含量过高也不利于材料的焊接性能。因此，本发明将C含量控制在0.12～0.23％的水平。

Si在炼钢过程中为脱氧元素，适量Si能够抑制Mn和P的偏聚，而O含量过高、Mn和P偏聚都会损害韧性，此外，Si还能够产生固溶强化，适当的Si元素有利于回火组织性能稳定改善。但是，Si含量过高会形成夹杂物。本发明将Si控制在0.10～0.60％。

Mn作为本发明所述钢板的主要合金元素，是铁素体强化元素，含量过少起不到合金化和淬火作用，但是含量过多又会对焊接性能非常不利，且不太经济。因此，将Mn控制在0.80～1.90％。

P、S属于钢水中的有害元素，过多的P、S会对钢的韧性有害，对焊接性能造成影响，容易形成裂纹。理论上这两种元素越少越好，本发明将P控制在＜0.018％，S控制在＜0.010％；