[发明专利]低成本低合金超高强钢及其制造方法

说明书

本发明涉及一种在低合金高强钢30CrMnSiA材料基础上加入Ni、V合金元素形成超高强度钢的低成本低合金超高强钢及其制造方法,采用电弧炉+真空精炼的冶炼方式，化学成分按照质量百分比为C:0.28‑0.34%，Mn：0.80‑1.10%，Si：0.9‑1.20%，P≤0.010%，S≤0.008%，Ni：0.3~1.0%，Cr:0.80‑1.10%，Mo：≤0.10%，V：0.07‑0.20%，Cu：≤0.15%，Al：0.010~0.040；气体H≤2.0ppm，O≤15ppm，N≤50ppm，五害元素As≤0.006%，Sn≤0.006%，Pb≤0.001%，Sb≤0.006%，Bi≤0.001%，余量为铁；提高淬透性的同时提升材料的综合性能，具备高强度的同时兼备好的韧性，且只有微量的Ni，V,成本增加不明显，其力学性能达到Rm≥1500Mpa,冲击功KU₂≥45J，满足低成本航空航天承受高应力的大型结构件需求。

技术领域

本发明涉及一种在低合金高强钢30CrMnSiA材料基础上加入Ni、V合金元素，形成超高强度钢的低成本低合金超高强钢及其制造方法。

背景技术

在选用属于低合金CrMnSiA系列材料时，含碳量0.28~0.34%，牌号为30CrMnSiA,该材料价格便宜，在淬火和低温回火状态下使用时，钢的硬度和强度较高，主要制造重负荷、中等圆周速度、高强度的零件，如高压鼓风机叶轮、飞机上用的高强度零件等。

在淬火和低温回火条件下，上述材料可以达到的力学性能指标为：Rm：1500~1800MPa，KU₂：32~45J，韧性不能满足更高速、高深度的工况要求，此外淬透性较差也制约了其用于大型结构件。近年来随着超高强钢应用领域的不断拓宽，需求量越来越大，低成本的材料应用越来越宽，对低成本的材料使用要求也进一步提高，该材料要求的力学性能为抗拉强度Rm≥1500MPa，冲击功KU₂≥45J，在现有合金体系下必然使冲击功的合格率较低；另外，传统的超高强度钢因对材料纯净度、气体含量要求较高，在冶炼时一般采用电弧炉冶炼+真空精炼+电渣重熔或更高成本的双真空冶炼，冶炼周期较长，成本较高，不能满足目前市场对低成本超高强度钢的需求，本发明以此为背景展开。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种力学性能满足Rm≥1500MPa，KU₂≥45J的低成本低合金超高强钢及其制造方法，满足航空航天承受高应力的大型结构件应用需求。根据上述目的，本发明的合金设计在于在30CrMnSiA基础上加入微量的V，Ni,提高材料淬透性的同时，提升材料的冲击功；并采用经济型的冶炼方式，提高钢水的纯净度、降低五害、气体含量。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低成本低合金超高强钢，所述低成本低合金超高强钢包括的化学成分按照质量百分比为C:0.28-0.34%，Mn：0.80-1.10%，Si：0.9-1.20%，P≤0.010%，S≤0.008%，Ni：0.3~1.0%，Cr:0.80-1.10%，Mo：≤0.10%，V：0.07-0.20%，Cu：≤0.15%，Al：0.010~0.040；气体H≤2.0ppm，O≤15ppm，N≤50ppm，五害元素As≤0.006%，Sn≤0.006%，Pb≤0.001%，Sb≤0.006%，Bi≤0.001%，余量为铁。