[发明专利]一种无铬镍高强度高韧性结构钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金行业结构钢的成分设计及其制造方法，尤其是指高强度、高韧性结构钢的成分设计及其制造方法。

背景技术

结构钢是常见的合金钢。按钢中的铬、镍元素含量，我们姑且可以分为含铬镍结构钢、无铬镍结构钢(无铬镍型结构钢主要分为锰钢、硅锰钢、硼钢、锰硼钢、锰钼硼钢、锰钒硼钢、钒钢、硅锰钼钒钢等8类)二大类。高强度、高韧性结构钢，一般是指强度≥1200Mpa、冲击韧性Aku≥60J的结构钢。

高强度、高韧性结构钢(强度≥1200Mpa、冲击韧性Aku≥60J)是用途广泛的结构钢，如用于内燃机针阀体偶件(针阀体偶件是内燃机车燃油系统一个关键的精密部件，其质量的优劣直接影响到机车的工作特性和使用寿命。针阀体在高达250～270kg/cm²的油压作用下，针阀在阀体内以每分钟上千次上下跳动的频率，来达到供给均匀雾化的燃油目的，同时受到气缸工作温度的影响，针阀体的头部温度可达270～360℃，故要求针阀体用钢应具有高的表面硬度、高耐磨性、良好的抗回火性能、优良的尺寸稳定性和接触疲劳性能；并由于针阀体的制造工艺精细复杂，工艺流程长，也要求材料具有良好的切削性和磨削性能以及一定的耐蚀性。)的高强度铬镍渗碳钢(常见的高强度、高韧性结构钢)。

目前，满足内燃机针阀体偶件使用要求的高强度、高韧性结构钢(强度≥1200Mpa、冲击韧性Aku≥60J)，是含铬镍结构钢，如：高强度渗碳钢(R_m≥1200Mpa)，常用牌号为20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、15CrMn2SiMo等(见表1、表2成分、性能对比。)。其不足是：铬镍含量高使材料价格昂贵，同时机加工性能差，加工效率低，为了减少残余奥氏体量还需实施复杂的热处理工艺，尺寸稳定性差，抗回火稳定性不稳定，一般只在200℃左右回火。因此，尚不能适应内燃机向高速增压，大马力方向发展的需要。

表1几组铬镍渗碳钢成分对比(wt％)

  钢号  C  Mn  Si  Cr  Ni  V  W  Mo  18Cr2Ni4WA  0.13～  0.19  0.30～  0.60  0.20～  0.40  1.35～  1.65  4.00～  4.50 --  0.80～  1.20  --  20Cr2Ni4A  0.17～  0.24  0.30～  0.60  0.20～  0.40  1.25～  1.75  3.25～  3.75 --  --  --  15CrMn2SiMo  0.13～  0.19  2.00～  2.40  0.40～  0.70  0.40～  0.70  -- --  --  0.40～  0.50