[发明专利]一种高强韧性非调质钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强韧性非调质钢及其制备方法，属于合金结构钢技术领域，通过增加N含量、合理添加Mn、Cr及V以及精确控制V/N质量比解决了现有技术中非调质钢无法兼顾强度、韧性和使用成本的难题。高强韧性非调质钢的组成按质量百分比为：C：0.23～0.27％；Si：0.22～0.35％；Mn：1.81～1.90％；Cr：0.50～0.55％；S：0.045‑0.06％；P：≤0.02％；V：0.11～0.14％；N：0.025～0.040％，其余为铁和不可避免的杂质。高强韧性非调质钢抗拉强度≥950MPa，夏比冲击功KU₂(20℃)≥55J。高强韧性非调质钢的制备方法包括冶炼、锻造和锻后冷却过程。本发明可用于汽车保安件。

技术领域

本发明属于合金结构钢技术领域，涉及一种高强韧性非调质钢及其制备方法。

背景技术

非调质钢在锻后或轧后无须进行调质就可以获得较高的强度，是一种可以提高生产效率、降低生产成本、有利于节能减排及环境保护的绿色钢材，广泛应用于汽车、工程机械、农用机械等领域。

目前应用量大且面广的是珠光体-铁素体型非调质钢，其不足之处在于：在同样的强度级别下，其韧性较调质钢低。与珠光体-铁素体型非调质钢相比，贝氏体型非调质钢在同样的强度级别下，韧性更好，有着很好的应用前景。

25Mn2CrVS是目前使用的一种贝氏体型非调质钢，其典型成分：C：0.22～0.28％；Si：0.20～0.40％；Mn：1.80～2.10％；S：0.035-0.065％；P：≤0.03％；Cr：0.40～0.60％；V：0.10～0.15％。在GB/T15712(非调质机械结构钢)标准中提到，为了保证钢材的力学性能，推荐N含量0.008％～0.020％；在中国汽车工程学会标准中，规定N含量为0.01～0.02％。目前的25Mn2CrVS材料的锻后力学性能指标：抗拉强度为900-1040MPa，夏比冲击功KU₂(20℃)≥45J，此种钢材的强韧性还有待提高。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种高强韧性非调质钢及其制备方法，通过增加N含量，合理添加Mn、Cr及V以及精确控制V/N质量比，解决了现有技术中无法兼顾合金性能和使用成本以提高非调质钢综合性能的难题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种高强韧性非调质钢，其特征在于，组成按质量百分比为：C：0.23～0.27％；Si：0.22～0.35％；Mn：1.81～1.90％；Cr：0.50～0.55％；S：0.045-0.06％；P：≤0.02％；V：0.11～0.14％；N：0.025～0.040％，其余为铁和不可避免的杂质；高强韧性非调质钢中，V/N的质量比为：3.7≤V/N<5.0。

进一步地，组成按质量百分比为：C：0.24～0.25％；Si：0.24～0.30％；Mn：1.81～1.85％；Cr：0.50～0.52％；S：0.045-0.055％；P：≤0.01％；V：0.11～0.14％；N：0.025～0.032％，其余为铁和不可避免的杂质。

进一步地，高强韧性非调质钢中，V/N的质量比为：4.14≤V/N≤4.40。

进一步地，高强韧性非调质钢的平均有效晶粒尺寸小于或等于7.5μm。

进一步地，高强韧性非调质钢的抗拉强度≥950MPa，高强韧性非调质钢在20℃的夏比冲击功≥55J。

本发明还提供了一种高强韧性非调质钢的制备方法，用于制备上述高强韧性非调质钢，制备方法包括如下步骤：

步骤1：对高强韧性非调质钢的原料进行冶炼，得到合金锭；

步骤2：将合金锭锻造成棒材；

步骤3：将锻造后棒材冷却至室温。