一种低合金超高强度钢的制造方法
阅读说明：本技术 一种低合金超高强度钢的制造方法 (Manufacturing method of low-alloy ultrahigh-strength steel ) 是由 孙海涛 栾吉哲 钟庆元 刘军凯 冯文静 于 2021-04-28 设计创作，主要内容包括：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。(The invention discloses low-alloy ultrahigh-strength steel, which comprises the following components in parts by weight: c: 0.30-0.35%, Mn: 1.0-1.5%, Si: 1.50-1.80%, S is less than or equal to 0.010%, P is less than or equal to 0.010%, Ni: 1.45-1.85%, Al: 0.03-0.08%, Cr: 0.80-1.20%, V0.08-0.15%, H: less than or equal to 0.0001%, O: less than or equal to 0.0015 percent, N: the invention also discloses a manufacturing method of the low-alloy ultrahigh-strength steel, which comprises the following steps: quantitative weighing, smelting, forging, normalizing, primary tempering, quenching and secondary tempering; compared with the existing 30CrMnSiNi2, the low-alloy ultrahigh-strength steel provided by the invention has the advantages that the smelting process is optimized and adjusted to a vacuum induction and vacuum self-consumption smelting method, the high-temperature diffusion process is used before hot processing of steel ingots, so that the dispersion distribution of carbides can be reduced, the purity of the steel ingots is improved by adjusting chemical components and changing the smelting method, the structure is refined, and the strength, the toughness and the plasticity of the steel ingots are improved by making grains finer.)
技术领域
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
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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：
S1：定量称取，将所有的原料按照上述的组份进行称取；
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；
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；
S4：正火，正火按920℃处理，按2.5 mm/min+60min保温，空冷；
S5：一次回火，回火按680℃处理，按2.5 mm/min+120min～240min保温，空冷；
S6：淬火，淬火按900℃处理，按2.5 mm/min+60min保温，油冷；
S7：二次回火，回火按260℃盐浴处理，按2.5 mm/min+60min保温，空冷。
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。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
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；
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
图1为本发明模具结构示意图、
图2为图1中A处结构放大示意图。
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
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。
实施例一
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。
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：
S1：定量称取，将所有的原料按照上述的组份进行称取；
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；
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；
S4：正火，正火按920℃处理，按2.5 mm/min+60min保温，空冷；
S5：一次回火，回火按680℃处理，按2.5 mm/min+120min保温，空冷；
S6：淬火，淬火按900℃处理，按2.5 mm/min+60min保温，油冷；
S7：二次回火，回火按260℃盐浴处理，按2.5 mm/min+60min保温，空冷。
实施例二
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。
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：
S1：定量称取，将所有的原料按照上述的组份进行称取；
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；
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；
S4：正火，正火按920℃处理，按2.5 mm/min+60min保温，空冷；
S5：一次回火，回火按680℃处理，按2.5 mm/min+240min保温，空冷；
S6：淬火，淬火按900℃处理，按2.5 mm/min+60min保温，油冷；
S7：二次回火，回火按260℃盐浴处理，按2.5 mm/min+60min保温，空冷。
实施例三
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。
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：
S1：定量称取，将所有的原料按照上述的组份进行称取；
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；
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；
S4：正火，正火按920℃处理，按2.5 mm/min+60min保温，空冷；
S5：一次回火，回火按680℃处理，按2.5 mm/min+160min保温，空冷；
S6：淬火，淬火按900℃处理，按2.5 mm/min+60min保温，油冷；
S7：二次回火，回火按260℃盐浴处理，按2.5 mm/min+60min保温，空冷。
实施例四
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。
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：
S1：定量称取，将所有的原料按照上述的组份进行称取；
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；
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；
S4：正火，正火按920℃处理，按2.5 mm/min+60min保温，空冷；
S5：一次回火，回火按680℃处理，按2.5 mm/min+200min保温，空冷；
S6：淬火，淬火按900℃处理，按2.5 mm/min+60min保温，油冷；
S7：二次回火，回火按260℃盐浴处理，按2.5 mm/min+60min保温，空冷。
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
表1机械性能对比
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。
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