[发明专利]高强高韧的凿岩钎具用钢及其生产方法

说明书

本发明公开了一种高强高韧的凿岩钎具用钢及其生产方法，其化学成分及质量百分含量为：C 0.18%～0.24%、Si 0.80%～1.20%、Mn 2.30%～2.60%、Cr≤0.30%、Mo 0.30%～0.40%、Ni≤0.30%、V 0.06%～0.12%、Al 0.010%～0.040%、P≤0.020%、S≤0.015%、N 0.0050%～0.0080%，余量为Fe和不可避免的杂质。本钢种不添加贵重合金Ni和低淬透性元素Cr，通过提高Si、Mn、Mo、V等合金元素的含量，显著提高了凿岩钎具钢的强度、冲击韧性和淬透性，达到了凿岩钎具低成本、锻造性能良好、高淬透性、高强度、高韧性的要求。本方法采用“冶炼＋连铸＋连轧”的工艺生产，生产流程简便，产品抗拉强度≥1450Mpa，冲击Aku2≥60J；具有成本低、工艺简单、产品性能稳定的特点。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，尤其是一种高强高韧的凿岩钎具用钢及其生产方法。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，矿石开采、基础施工、能源建设、交通道路发展等建设工程领域对凿岩钎具的需求日益增多。凿岩钎具是工程建设领域中十分关键的机械零部件，钎具的质量决定了施工过程中的进度及工作效率，因此对钎具产品的性能和质量也提出了更高的要求。凿岩过程中，钎具本身承受着巨大的冲击、扭转以及外部磨损，工作条件十分恶劣，造成凿岩钎具成为一种易损易耗品。目前传统的凿岩钎具一般采用SiMnMo、SiMn、CrMo、CrNiMo等牌号的钢种。凿岩钎具大多使用中高碳钢，锻造性能较差，造成凿岩钎具冲击韧性较低，使用寿命较短，而性能优良的凿岩钎具的用钢使用大量的贵重合金Ni，成本较高。因此迫切需要一种低成本、锻造性能良好、高强高韧的凿岩钎具用钢。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低成本的高强高韧的凿岩钎具用钢；本发明还提供了一种高强高韧的凿岩钎具用钢的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明化学成分及质量百分含量为：C 0.18%～0.24%、Si0.80%～1.20%、Mn 2.30%～2.60%、Cr≤0.30%、Mo 0.30%～0.40%、Ni≤0.30%、V 0.06%～0.12%、Al 0.010%～0.040%、P≤0.020%、S≤0.015%、N 0.0050%～0.0080%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明各化学成分在钢中的作用机理为：

C：提高钢材硬度和强度的主要元素，C含量过低，材料在热处理后强度过低，无法满足凿岩钎具用钢所需强度要求；C含量过高容易降低材料塑、韧性。

Si：显著强化铁素体，是保证强度的必须元素，过低强度不够；过高引起铁素体基体变脆，韧性下降。

Mn：为珠光体形成元素，可降低相变温度，对强度和韧性均有良好作用；但Mn含量过高则容易生成贝氏体，降低材料组织及硬度均匀性。

N：最经济有效的合金化元素，可以通过与Al结合形成AlN加强沉淀强化及细化晶粒效果；但是N含量过高容易生成较多的AlN增大连铸坯裂纹敏感性，同时增加钢中TiN夹杂的含量及尺寸，损害钢材韧性。

Al：与N结合细化晶粒，利于提高强韧性；但Al含量过高容易引起连铸时流动性变差，连铸坯容易产生裂纹，增大钢的冶炼难度。

S：元素控制过高会降低钢的洁净度，恶化钢的性能。

P：增加钢的脆性，降低冲击性能，将P元素含量控制在不超过0.020%，可以防止降低钢的综合性能。

Mo：强化化铁素体，提高钢的强度和硬度，降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性，提高钢的耐热性和高温强度，提高钢的耐磨性。钼加入钢中，也能使钢表面钝化，提高钢的抗蚀性与防止点蚀倾向等。