[发明专利]一种含铬合金棒材及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含铬合金棒材及其制备方法，通过在冶炼牌号为40Cr钢的过程中加入Al和N，得到含有0.020‑0.030wt％的Al和0.007‑0.010wt％的N的含铬合金棒材。本发明在不改变现有设备和工艺的情况下，通过化学成分调整解决了40Cr钢低轧制比过程出现的合金棒材晶粒度粗大的问题，利用Al和N的配合作用，明显改善钢材晶粒度尺寸，实现细晶强化效果。同一轧制条件下晶粒度比现有的40Cr钢可提高1.5‑2.0级，弥补了现有设备能力不足导致晶粒度尺寸偏高的问题，减少设备投资，具有良好的经济效益和应用前景。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种含铬合金棒材及其制备方法。

背景技术

铬是冶金过程中添加的重要合金元素，为不锈钢耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。其能增加钢的淬透性并有二次硬化的作用，可提高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。铬含量超过12％时，能够使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性腐蚀的作用，还增加钢的热强性。铬能提高工具钢的耐磨性、硬度和红硬性，有良好的回火稳定性。在电热合金中，铬能提高合金的抗氧化性、电阻和强度。

40Cr钢材是中碳调质钢，正火可促进组织球化，改进硬度小于160HBS毛坯的切削性能。在温度550-570℃进行回火，该钢具有最佳的综合力学性能。该钢的淬透性高于45钢，适合于高频淬火，火焰淬火等表面硬化处理等。经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等；经淬火及中温回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零件，如齿轮、主轴、油泵转子、滑块、套环等；经淬火及低温回火后用于制造承受重负荷、低冲击及具有耐磨性、截面上实体厚度在25mm以下的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等；经调质并高频表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而无很大冲击的零件。此外，这种钢又适于制造进行碳氮共渗处理的各种传动零件，如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴。

目前40Cr钢的生产工艺主要包括：转炉-精炼-连铸-轧制等工序。生产过程中经常会采用较小的轧制比进行，轧制比小则需要提高轧制温度，进而导致热轧态下棒材中晶粒度尺寸粗大，产品质量下降。例如承德建龙采用200*200mm²方坯轧制Φ100以上规格的40Cr钢棒材，轧制比仅为5.0，终轧温度高达1000℃，导致晶粒粗大。

为了解决上述问题，厂家一般选择对所得40Cr棒材进行后续处理，例如CN104630421A公开了一种细化40Cr钢奥氏体晶粒的加热工艺方法。该方法采用电接触加热或感应加热等快速加热手段和奥氏体区分级冷却、短时保温的加热工艺，能够有效细化奥氏体晶粒到ASTM10-15级。但是该方法增加了热处理步骤，能耗较高，对于控制生产成本是不利的。

此外，对轧钢设备进行改造，推行控轧控冷工艺，同样能有效提高合金棒材的晶粒度。但一般末道次的轧制温度在900-950℃，要实现低温轧制需要对设备进行全面的改造，成本要求很高，可操作性不强。因此，开发一种低成本解决40Cr钢低轧制比过程出现的合金棒材晶粒度尺寸粗大问题的方法，成为钢铁企业急需解决的一个问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的提供了一种含铬合金棒材及其制备方法，利用化学成分调整解决了40Cr钢低轧制比过程出现的合金棒材晶粒度粗大的问题，具有良好的经济效益和应用前景。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种含铬合金棒材，按质量百分含量计，所述含铬合金棒材包括以下组分：C：0.37-0.44％，Si：0.17-0.37％，Mn：0.50-0.80％，Cr：0.80-1.10％，Al：0.020-0.030％，N：0.007-0.010％，Mo≤0.10％，Cu≤0.02％、Ni≤0.30％，余量为Fe。