[发明专利]一种Ti微合金化高强韧性贝氏体非调质钢及其控锻控冷工艺和生产工艺

说明书

本发明公开了一种Ti微合金化高强韧性贝氏体非调质钢及其控锻控冷工艺和生产工艺，所述Ti微合金化高强韧性贝氏体非调质钢包括如下重量百分比的化学成分：C 0.20‑0.30％、Si 0.20‑0.40％、Mn 1.90‑2.10％、P≤0.010％、S 0.030‑0.050％、Cr 0.40‑0.60％、V≤0.01％、Ti 0.030‑0.050％、Ni≤0.20％、Mo≤0.20％、Als 0.020‑0.045％、N 40‑60ppm，其余为Fe和不可避免的杂质元素，且Ti‑3.43*N≥0.017％且Ti×N≤0.00016％；此钢种和40Cr调质钢相比，在原材料成本相当的前提下，疲劳性能更高、与更高等级的42CrMo调质钢相当，可为锻造企业省略了热处理回火工序，降低零件制造成本并减少能源消耗，可用来替代40Cr和42CrMo调质钢制造对强韧性要求较高的零部件。

技术领域

本发明属于合金结构钢技术领域，具体涉及一种Ti微合金化高强韧性贝氏体非调质钢及其控锻控冷工艺和生产工艺。

背景技术

传统的非调质钢一般是在中碳(0.2～0.5％C)钢中加入微量V，Nb，Ti等元素，进行控制轧制(锻造)和控制冷却，使得V，Nb，Ti等元素的碳化物和氮化物析出，实现强化作用，获得与调质处理相近的力学性能，从而省去调质处理工序。在变形后的冷却过程中，V元素的碳氮化物的析出强化作用最强，其强化作用在较宽的温度范围内处于较高的水平且变化不大，因而在铁素体+珠光体型非调质钢中，多采用单独添加V或以V为主，同时添加Ti、Nb的复合微合金化。

但对于铁素体+珠光体型非调质钢，其抗拉强度最大只能达到～900MPa，当强度超过这一值时，其韧性急剧下降，很难满足现代机械制造行业特别是汽车前轴等保安部件对钢材强韧性的要求。在一定条件下，贝氏体可以兼具高温转变产物的塑、韧性和低温转变产物的强度，对此，贝氏体型非调质钢由于具有良好强韧性配合而受到国内外研究者的重视。

贝氏体型非调质钢由于相变温度低，相变内应力大，钢中可动位错密度很高，致使贝氏体型非调质钢在一般的控锻控冷工艺条件下屈强比较低(≤0.70)，导致贝氏体非调质钢疲劳性能偏低。为了降低残余应力提高屈强比，一方面通过添加相当含量的V元素，导致其材料成本较高；另一方面贝氏体型非调质钢采用400℃以上回火处理，导致贝氏体非调质钢强度偏低，限制了贝氏体非调质钢推广应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种Ti微合金化高强韧性贝氏体非调质钢及其控锻控冷工艺和生产工艺。此钢种和40Cr调质钢相比，在原材料成本相当的前提下，疲劳性能优于40Cr调质钢，可为锻造企业省略了热处理工序，降低零件造成本并减少能源消耗，可用来替代40Cr甚至替代42CrMo调质钢制造对强韧性要求较高的零部件。

本发明采取的技术方案为：

一种Ti微合金化高强韧性贝氏体非调质钢，包括如下重量百分比的化学成分：C0.20-0.30％、Si 0.20-0.40％、Mn 1.90-2.10％、P≤0.010％、S 0.030-0.050％、Cr 0.40-0.60％、V≤0.010％、Ti 0.030-0.050％、Ni≤0.20％、Mo≤0.20％、Als 0.020-0.045％、N40-60ppm，其余为Fe和不可避免的杂质元素，且Ti-3.43*N≥0.017％且Ti×N≤0.00016％。

进一步地，所述V元素的重量百分比优选为0.004～0.008％。

所述Mo元素的重量百分比为0.010～0.10％。

所述Ni元素的重量百分比为0.010～0.10％。

所述Ti微合金化高强韧性贝氏体非调质钢的抗拉强度≥1000MPa，屈服强度≥700MPa，断后伸长率≥18％，室温冲击功KU₂≥65J，屈强比≥0.70，残余奥氏体含量5％～12％。