[发明专利]高强韧性弹簧钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业钢材的新材料，具体的说是一种高强韧性弹簧钢及其制造方法。

背景技术

自从上世纪80年代低碳马氏体钢28MnSiB问世以来，低碳马氏体钢的用途越来越广。现在板簧行业、犁刀行业、链条行业、建筑行业的高强度精轧螺纹钢等等都在使用低碳马氏体钢。

低碳马氏体钢的发展在我国方兴未艾。但低碳马氏体钢的钢号太少，使用单位可选择的范围很小。28MnSiB已于2007年纳入GB/T1222(2007弹簧钢国家标准)。但是在实际应用中，28mMnSiB仍然不能很好的满足弹簧钢的性能要求。首先，28mMnSiB的下限含碳量为0.23％，含碳量太低，淬硬性低，不能满足钢板弹簧的性能要求。28MnSiB水淬时扁钢厚度达30mm能淬透，但大量钢板弹簧其厚度在13mm以下，硼的加入就造成了资源浪费。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种经济的、新型高强韧性弹簧钢及其制造方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

高强韧性弹簧钢，所述弹簧钢的各合金成分及重量百分含量为：C：0.27～0.32％；Si≤0.30％；Mn：0.80～1.20％；Cr：0.30～0.50％；Ni≤0.25％；Cu≤0.30％；S≤0.035％；P≤0.035％；其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明的进一步改进在于：所述弹簧钢的合金成分中还包括B≤0.0035％。

高强韧性弹簧钢的制造方法，包括以下步骤：

a.对废钢进行收集、筛选、分类，

选用优质碳素结构钢加工返回料作为废钢的原料，按C元素的含量为标准进行分类；

b.根据钢种初炼成份要求配料装炉，

选配料时控制废钢中有害元素P、S的含量均小于0.03％，其它有害残余元素控制在标准之内；初炼时采取造底渣覆盖工艺；除尘采用炉口负压罩式设备；

c.中频炉冶炼，

d.熔清扒渣取样，

e.中频炉内部分脱氧合金化，

中频炉出钢前在炉内进行Si、Mn、Cr脱氧及合金化，先加硅铁、锰铁，最后加铬铁，控制钢水成分为：C：0.22～0.25％；Si：0.12～0.2％；Mn：0.8～0.9％；Cr：0.3～0.45％；

f.无渣出钢，

出钢前在中频炉内用扒渣剂调和，当出钢量到5吨左右时开始依次加入硅铝钙钡、钢芯铝、预溶精炼渣、石灰，要求必须加到钢流上，并确保在出钢量达到2/3时全部加完，底吹氩气要在出钢前开启，出完钢、精炼前确保氩气通畅并且不吹破渣面；

g.钢包内脱氧、并造钢包精炼渣，

h.精炼炉精炼，

钢包进精炼位后切换氩气管路至精炼操作台控制，用电弧化渣，根据化渣况加入碳化硅、碳化钙、预熔精炼渣和石灰造白渣；在精炼时保持白渣30分钟以上；

i.待包软吹，

j.连铸机全保护钢水浇注，

大浇包水口采用氩封套管保护浇注，中浇包采用铝碳长水口保护浇注；塞棒采用液面自动控制浇注，结晶器钢水液面浮动控制在±2mm以内；结晶器采用内置式电磁搅拌，二次冷却采用气雾喷淋冷却，配水量按钢种设计自动配水；

k.成品收集，

l.堆冷、缓冷24小时，

m.涂钢种色标。

本发明的进一步改进在于：所述步骤h还包括：在精炼后期、喂硅钙线前4～5分钟加入硼铁。

本发明的进一步改进在于：所述步骤f中，当出钢量到5吨时，所加入的物质含量依次为硅铝钙钡：1公斤/吨、钢芯铝：0.5公斤/吨、预溶精炼渣：2公斤/吨、石灰：4～6公斤/吨。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明设计的弹簧钢有更好的强韧性和淬透性；提高下限含碳量到0.27％保证了钢的淬硬性，因此保证了板簧弹簧的性能；设计两个钢号：30MnCr和30MnCrB适合不同厚度钢板弹簧的需要，节省资源。新钢种30MnCr和30MnCrB，达到了我们预想的要求。而且该钢种用水淬，节省淬火油约每吨板簧6-7Kg核人民币80元/吨，该材料热轧硬度低(HB200左右)节省模具费用，回火温度比60Si2Mn低150℃左右可节省能源，综合计算每吨板簧的生产成本可降低100元左右。

附图说明

图1是30MnCrB的脱碳层金相组织图；

图2是30MnCrB热轧状态的金相组织图；

图3是30MnCrB的顶端淬火曲线；