[发明专利]一种工业叉用钢27SiMn2及其制备方法

说明书

本发明公开了一种工业叉用钢27SiMn2及其制备方法，其化学成分及质量百分含量为：C 0.24%～0.30%、Si 0.80%～1.00%、Mn 1.70%～2.00%、Cr≤0.20%、Al0.020%～0.030%、P≤0.025%、S≤0.025%、B 0.0028%～0.0050%、Ti≤0.008%、O≤20ppm、N≤80ppm，余量为Fe和不可避免的杂质，生产过程为：冶炼‑LF精炼‑VD真空精炼‑连铸‑加热‑轧制。本发明提供的工业叉用钢27SiMn2具有高淬透性和高冲击韧性，淬透性能J15mm≥45HRC，冲击韧性Akv2≥25J。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，尤其是一种工业叉用钢27SiMn2及其制备方法。

背景技术

27SiMn2是生产工业用叉钢的主要钢种，具有较高的强度和耐磨性，并具有一定的韧性，淬透性较高，切削加工性能良好，调质后可用作高韧性和高耐磨的零件。为了满足其高硬度、高耐磨的性能要求，其工业叉用钢需要材料具有高的淬透性，同时对材料不同位置端淬值有较高的要求，尤其距表面15mm 处硬度大于或等于45HRC，同时要求具有良好的冲击性能，还要求有细的晶粒度，一般要求大于或等于5级，以提高工业叉用钢韧性和避免工业叉在热处理时的淬火裂纹。

目前工业叉用钢27SiMn2淬透性低，热处理后冲击韧性低，端淬性能J15mm≤40HRC，冲击韧性Akv2≤20J，造成使用寿命短。为解决这一技术难题，本发明通过合理的化学成分配比，优化连铸工艺参数，及控制轧制措施，提高27SiMn2端淬及冲击韧性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高淬透性、高冲击韧性工业叉用钢27SiMn2及其制备方法，提供的工业叉用钢27SiMn2端淬值J15mm≥45HRC，冲击韧性Akv2≥25J。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

一种工业叉用钢27SiMn2，其化学成分及质量百分含量为：C 0.24%～0.30%、Si 0.80%～1.00%、Mn 1.70%～2.00%、Cr≤0.20%、Al 0.020%～0.030%、P≤0.025%、S≤0.025%、B0.0028%～0.005%、Ti≤0.008%、O≤20ppm、N≤80ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明各成分的功能机理为：

C：碳含量是材料的一项重要指标，是提高钢材硬度和强度的主要元素。碳含量过低，材料在热处理后强度过低，无法满足工业叉用钢所需强度要求；碳含量过高容易降低材料塑、韧性。

Mn：锰和铁形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子。锰在钢中由于降低临界转变温度，起到细化珠光体的作用；也间接地起到提高珠光体钢强度的作用；锰稳定奥氏体组织的能力仅次于镍，也强烈增加钢的淬透性。锰是强烈增加淬透性且价格便宜的一种元素。锰经固溶处理后有良好的韧性，当受到冲击而变形时，表面层将因变形而强化，具有高的耐磨性。锰与硫形成熔点较高的MnS，可防止因FeS而导致的热脆现象。锰有增加钢晶粒粗化的倾向和回火脆性敏感性。考虑到工业叉用钢形状复杂，锰含量高容易引起热处理裂纹，所以适当降低了锰含量，最后设定为1.70%～2.00%。

B：硼是钢中另外一个重要元素。微量硼在晶界内吸附，形成共格硼相，阻止铁素体形核，增加奥氏体稳定性，从而提高材料的淬透性，同时适量硼元素可以改善材料的屈服强度、抗拉强度、疲劳强度和耐磨性。钢材中锰与硼同时加入，可以提高材料的耐磨性能。硼是27SiMn2中重要一个元素，它的发展和推广应用，对于节约合金资源，提高端淬性能以及提高经济效益，有着重要作用。因此B的设定含量为0.0028%～0.0050%。

Cr：铬提高材料的强度和硬度，通过减缓奥氏体的分解速度来提高淬透性，并可在渗碳表面形成含铬碳化物以提高耐磨性。