一种低合金超高强度钢的制造方法

摘要

本发明公开了一种低合金超高强度钢，该低合金超高强度钢的配方包括以下组份：C：0.30‑0.35%、Mn：1.0‑1.5%、Si：1.50‑1.80%、S≤0.010%、P≤0.010%、Ni：1.45‑1.85%、Al：0.03‑0.08%、Cr：0.80‑1.20%、V:0.08‑0.15%、H：≤0.0001%、O：≤0.0015%、N：≤0.010%、余量为Fe和其它不可避免的杂质，本发明还公开了一种低合金超高强度钢的制造方法，该制备方法包括以下步骤：定量称取，冶炼，锻造，正火，一次回火，淬火，二次回火；本发明提出的低合金超高强度钢与现有30CrMnSiNi2相比较，优化冶炼工艺，调整为真空感应+真空自耗的冶炼方法，钢锭在热加工前使用高温扩散工艺，可以减少使碳化物弥散分布，通过对化学成分的调整和冶炼方法的改变，提高其纯度，细化组织，晶粒更细使其强度及韧性、塑性均得到提高。

权利要求

1.一种低合金超高强度钢浇注模具，包括底盘(1)，其特征在于：所述底盘(1)的顶面设置有倒锭底模(2)，倒锭底模(2)的上方设置有倒锭顶模(3)，倒锭底模(2)的顶面开设有外环拼接槽(4)，倒锭顶模(3)的底面开设有内环拼接槽(5)，倒锭顶模(3)的内环面开设有收纳槽(6)，收纳槽(6)的内部设置有夹板(7)，倒锭顶模(3)的外环面设置有安装架(9)，安装架(9)的内部设置有微型伸缩杆(8)，微型伸缩杆(8)的活塞杆贯穿倒锭顶模(3)后固定在夹板(7)的表面，底盘(1)的顶面设置有电动液压缸(10)，电动液压缸(10)的活塞杆固定在连接板(11)的底面，连接板(11)固定在倒锭顶模(3)的外环面。

说明书

一种低合金超高强度钢的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及低合金超高强度钢制备技术领域，具体为一种低合金超高强度钢的制造方法。

背景技术

[0002] 超高强度钢是将室温拉伸抗拉强度超过1400MPa，屈服强度大于1300MPa的钢。超高强度钢除要求1400MPa以上的抗拉强度外，还要有一定的塑性和韧性，尽可能小的缺口敏
感性，高的疲劳强度，良好的公益性，符合资源情况及价格低廉等。因此研发出多种低合金
超高强度钢。被广泛应用于飞机着陆部件、防弹钢板等领域，其使用范围还在不断的扩大，
具有广阔的发展前景。

[0003] 目前，低合金超高强度钢时在调质结构钢的基础上发展起来的，在钢中加入少量的多种合金元素，使钢固溶强化并提高钢的淬透性与马氏体回火稳定性。主要元素Mn、Cr、
Si、Ni、Mo、V等，其合金元素总含量一般不超过5％，由此生产出的30CrMnSiNi2钢种缺陷：底
盘1抗拉强度很高，韧性和塑性相对较差；倒锭底模2该钢通过真空感应+电渣生产，纯净度
相对来说没有达到最佳；倒锭顶模3由于没有细化晶粒的元素，锻造后正火晶粒度级别只有
5级。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种低合金超高强度钢的制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低合金超高强度钢，该低合金超高强度钢的配方包括以下组份：C：0.30‑0.35％、Mn：1.0‑1.5％、Si：1.50‑1.80％、S≤
0.010％、P≤0.010％、Ni：1.45‑1.85％、Al：0.03‑0.08％、Cr：0.80‑1.20％、V:0.08‑
0.15％、H：≤0.0001％、O：≤0.0015％、N：≤0.010％、余量为Fe和其它不可避免的杂质。

[0006] 优选的，包括C：0.30％、Mn：1.0％、Si：1.50％、S：0.010％、P：0.010％、Ni：1.45％、Al：0.03％、Cr：0.80％、V:0.08％、H：0.0001％、O：0.0015％、N：0.010％、余量为Fe和其它不
可避免的杂质。

[0007] 优选的，包括C：0.35％、Mn：1.5％、Si：1.80％、S：0.08％、P：0.09％、Ni：1.85％、Al：0.08％、Cr：1.20％、V:0.15、H：0.00008％、O：0.0014％、N：0.009％、余量为Fe和其它不
可避免的杂质。

[0008] 优选的，包括C：0.32％、Mn：1.2％、Si：1.60％、S:0.007％、P:0.006％、Ni：1.55％、Al：0.05％、Cr：0.90％、V:0.10％、H：0.00007％、O：0.0013％、N：0.007％、余量为Fe和其它
不可避免的杂质。

[0009] 优选的，包括C：0.34％、Mn：1.4％、Si：1.70％、S:0.004％、P:0.005％、Ni：1.65％、Al：0.06％、Cr：1.10％、V:0.13％、H：0.00004％、O：0.0011％、N：0.004％、余量为Fe和其它
不可避免的杂质。

[0010] 一种如上所述的一种低合金超高强度钢的制造方法，该制备方法包括以下步骤：

[0011] S1：定量称取，将所有的原料按照上述的组份进行称取；

[0012] S2：冶炼，采用真空感应炉冶炼浇铸+真空自耗重熔的冶炼工艺将原料进行冶炼成钢锭；

[0013] S3：锻造，将自耗钢锭加热至1220℃保温超过25h，进行扩散使碳化物弥散分布，扩散后出炉锻造，开锻温度1180～1200℃，终锻温度850～900℃，在此温度范围内可以保证钢
材成形在最佳热塑性区，从而避免了锻造开裂；

[0014] S4：正火，正火按920℃处理，按2.5mm/min+60min保温，空冷；

[0015] S5：一次回火，回火按680℃处理，按2.5mm/min+120min～240min保温，空冷；

[0016] S6：淬火，淬火按900℃处理，按2.5mm/min+60min保温，油冷；

[0017] S7：二次回火，回火按260℃盐浴处理，按2.5mm/min+60min保温，空冷。

[0018] 一种低合金超高强度钢浇注模具，包括底盘，所述底盘的顶面设置有倒锭底模，倒锭底模的上方设置有倒锭顶模，倒锭底模的顶面开设有外环拼接槽，倒锭顶模的底面开设
有内环拼接槽，倒锭顶模的内环面开设有收纳槽，收纳槽的内部设置有夹板，倒锭顶模的外
环面设置有安装架，安装架的内部设置有微型伸缩杆，微型伸缩杆的活塞杆贯穿倒锭顶模
后固定在夹板的表面，底盘的顶面设置有电动液压缸，电动液压缸的活塞杆固定在连接板
的底面，连接板固定在倒锭顶模的外环面。

[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0020] 1.本发明提出的低合金超高强度钢与现有30CrMnSiNi2相比较，优化冶炼工艺，调整为真空感应+真空自耗的冶炼方法，钢锭在热加工前使用高温扩散工艺，可以减少使碳化
物弥散分布，通过对化学成分的调整和冶炼方法的改变，提高其纯度，细化组织，晶粒更细
使其强度及韧性、塑性均得到提高；

[0021] 2.本发明提出的低合金超高强度钢浇注模具分为倒锭底模和倒锭顶模，钢锭成型后，微型伸缩杆推动夹板夹持钢锭顶部，且电动液压缸推动连接板带动倒锭顶模抬升，如此
便于实现钢锭脱模。

附图说明

[0022] 图1为本发明结构示意图、

[0023] 图2为图1中A处结构放大示意图。

[0024] 图中：底盘1、倒锭底模2、倒锭顶模3、外环拼接槽4、内环拼接槽5、收纳槽6、夹板7、微型伸缩杆8、安装架9、电动液压缸10、连接板11。

具体实施方式

[0025] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范
围。

[0026] 实施例一

[0027] 本发明提供一种技术方案：一种低合金超高强度钢，该低合金超高强度钢的配方包括以下组份：C：0.30％、Mn：1.0％、Si：1.50％、S：0.010％、P：0.010％、Ni：1.45％、Al：
0.03％、Cr：0.80％、V:0.08％、H：0.0001％、O：0.0015％、N：0.010％、余量为Fe和其它不可
避免的杂质。

[0028] 一种如上所述的一种低合金超高强度钢的制造方法，该制备方法包括以下步骤：

[0029] S1：定量称取，将所有的原料按照上述的组份进行称取；

[0030] S2：冶炼，采用真空感应炉冶炼浇铸+真空自耗重熔的冶炼工艺将原料进行冶炼成钢锭；

[0031] S3：锻造，将自耗钢锭加热至1220℃保温超过25h，进行扩散使碳化物弥散分布，扩散后出炉锻造，开锻温度1180℃，终锻温度850℃，在此温度范围内可以保证钢材成形在最
佳热塑性区，从而避免了锻造开裂；

[0032] S4：正火，正火按920℃处理，按2.5mm/min+60min保温，空冷；

[0033] S5：一次回火，回火按680℃处理，按2.5mm/min+120min保温，空冷；

[0034] S6：淬火，淬火按900℃处理，按2.5mm/min+60min保温，油冷；

[0035] S7：二次回火，回火按260℃盐浴处理，按2.5mm/min+60min保温，空冷。

[0036] 实施例二

[0037] 本发明提供一种技术方案：一种低合金超高强度钢，该低合金超高强度钢的配方包括以下组份：C：0.35％、Mn：1.5％、Si：1.80％、S：0.08％、P：0.09％、Ni：1.85％、Al：
0.08％、Cr：1.20％、V:0.15、H：0.00008％、O：0.0014％、N：0.009％、余量为Fe和其它不可避
免的杂质。

[0038] 一种如上所述的一种低合金超高强度钢的制造方法，该制备方法包括以下步骤：

[0039] S1：定量称取，将所有的原料按照上述的组份进行称取；

[0040] S2：冶炼，采用真空感应炉冶炼浇铸+真空自耗重熔的冶炼工艺将原料进行冶炼成钢锭；

[0041] S3：锻造，将自耗钢锭加热至1220℃保温超过25h，进行扩散使碳化物弥散分布，扩散后出炉锻造，开锻温度1200℃，终锻温度900℃，在此温度范围内可以保证钢材成形在最
佳热塑性区，从而避免了锻造开裂；

[0042] S4：正火，正火按920℃处理，按2.5mm/min+60min保温，空冷；

[0043] S5：一次回火，回火按680℃处理，按2.5mm/min+240min保温，空冷；

[0044] S6：淬火，淬火按900℃处理，按2.5mm/min+60min保温，油冷；

[0045] S7：二次回火，回火按260℃盐浴处理，按2.5mm/min+60min保温，空冷。

[0046] 实施例三

[0047] 本发明提供一种技术方案：一种低合金超高强度钢，该低合金超高强度钢的配方包括以下组份：C：0.32％、Mn：1.2％、Si：1.60％、S:0.007％、P:0.006％、Ni：1.55％、Al：
0.05％、Cr：0.90％、V:0.10％、H：0.00007％、O：0.0013％、N：0.007％、余量为Fe和其它不可
避免的杂质。

[0048] 一种如上所述的一种低合金超高强度钢的制造方法，该制备方法包括以下步骤：

[0049] S1：定量称取，将所有的原料按照上述的组份进行称取；

[0050] S2：冶炼，采用真空感应炉冶炼浇铸+真空自耗重熔的冶炼工艺将原料进行冶炼成钢锭；

[0051] S3：锻造，将自耗钢锭加热至1220℃保温超过25h，进行扩散使碳化物弥散分布，扩散后出炉锻造，开锻温度1185℃，终锻温度860℃，在此温度范围内可以保证钢材成形在最
佳热塑性区，从而避免了锻造开裂；

[0052] S4：正火，正火按920℃处理，按2.5mm/min+60min保温，空冷；

[0053] S5：一次回火，回火按680℃处理，按2.5mm/min+160min保温，空冷；

[0054] S6：淬火，淬火按900℃处理，按2.5mm/min+60min保温，油冷；

[0055] S7：二次回火，回火按260℃盐浴处理，按2.5mm/min+60min保温，空冷。

[0056] 实施例四

[0057] 本发明提供一种技术方案：一种低合金超高强度钢，该低合金超高强度钢的配方包括以下组份：C：0.34％、Mn：1.4％、Si：1.70％、S:0.004％、P:0.005％、Ni：1.65％、Al：
0.06％、Cr：1.10％、V:0.13％、H：0.00004％、O：0.0011％、N：0.004％、余量为Fe和其它不可
避免的杂质。

[0058] 一种如上所述的一种低合金超高强度钢的制造方法，该制备方法包括以下步骤：

[0059] S1：定量称取，将所有的原料按照上述的组份进行称取；

[0060] S2：冶炼，采用真空感应炉冶炼浇铸+真空自耗重熔的冶炼工艺将原料进行冶炼成钢锭；

[0061] S3：锻造，将自耗钢锭加热至1220℃保温超过25h，进行扩散使碳化物弥散分布，扩散后出炉锻造，开锻温度1195℃，终锻温度880℃，在此温度范围内可以保证钢材成形在最
佳热塑性区，从而避免了锻造开裂；

[0062] S4：正火，正火按920℃处理，按2.5mm/min+60min保温，空冷；

[0063] S5：一次回火，回火按680℃处理，按2.5mm/min+200min保温，空冷；

[0064] S6：淬火，淬火按900℃处理，按2.5mm/min+60min保温，油冷；

[0065] S7：二次回火，回火按260℃盐浴处理，按2.5mm/min+60min保温，空冷。

[0066] 本发明制备出的低合金超高强度钢与30CrMnSiNi2钢种的机械性能对比，具体如表1

[0067] 表1机械性能对比

[0068]

[0069] 一种低合金超高强度钢浇注模具具体使用时，钢水浇筑在倒锭底模2和倒锭顶模3构成的模具中，待模具内部钢锭成型后，首先启动微型伸缩杆8，微型伸缩杆8推动夹板7夹
持成型钢锭，然后启动电动液压缸10抬升连接板11，连接板11带动倒锭顶模3上升，直到成
型钢锭从倒锭底模2抽出，便于实现对成型钢锭脱模。