專(zhuān)利名稱(chēng)：：用于制造鋼材的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于制造鋼材的方法，所述鋼材具有轉(zhuǎn)變完成不少于30分鐘的珠光體鼻尖(pearlitenose)。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于制造鋼材的方法，所述方法包括前步驟熱加工、后步驟熱加工以及介于前步驟熱加工和后步驟熱加工之間的半成品鋼材(半成品鋼成品)的中間退火。
背景技術(shù)：
：在將鋼材進(jìn)行前步驟熱加工如熱鍛造或熱軋，然后進(jìn)行后步驟熱加工如熱鍛造或熱軋的情況下，如果鋼材具有極高的淬硬性，則當(dāng)在前步驟中完成熱加工之后將其保持在大氣中以冷卻時(shí)，其金相組織變成硬質(zhì)馬氏體組織。然后在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生延遲破裂。因此，需要在前步驟熱加工之后和后步驟熱加工如熱鍛造或熱軋之前，對(duì)在加熱爐中的鋼材提供短時(shí)間并且精細(xì)的中間退火的獨(dú)立步驟，以將金相組織形成為珠光體，并且降低鋼材的硬度。更具體地，例如，參考圖2，該圖顯示在依次包括前步驟熱加工、中間退火和后步驟熱加工的上述常規(guī)方法中的熱歷史，在完成熱加工步驟l如熱鍛造或熱軋之后，將所加工的鋼材(半成品鋼材)冷卻(在圖2中的2)。將鋼材迅速引入加熱爐(圖2中的25)中以進(jìn)行退火步驟3。在退火步驟3中，將鋼材在控制下加熱并且保持在不低于Ac3點(diǎn)(在圖2中的26)的所需溫度，以完全將其轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。然后，即使半成品鋼材具有極高的淬硬性，也控制鋼材以這種緩慢冷卻速率(在圖2中的27，28,29)冷卻，以充分促使珠光體轉(zhuǎn)變，從而完成中間退火。將中間退火的半成品鋼材調(diào)節(jié)為具有低的硬度以及調(diào)節(jié)金相組織，從而提供將在后步驟中進(jìn)行熱加工的材料。作為進(jìn)行緩慢的冷卻以產(chǎn)生珠光體轉(zhuǎn)變的另一種手段，在JP-A-8-260058(參見(jiàn)專(zhuān)利文件l)中提出了配置有絕熱材料的特殊冷卻室的應(yīng)用。專(zhuān)利文件l:JP-A-8-260058發(fā)明概述如上所述，在制造具有淬硬性特別高這樣的合金組合物的鋼材的情況下，將熱加工的半成品鋼材暫時(shí)冷卻，之后進(jìn)行特殊的中間退火，原因是難于控制材料的溫度。具體地，在技術(shù)上通常使在熱加工步驟后的半成品鋼材在中間退火中反復(fù)通過(guò)轉(zhuǎn)變點(diǎn)，以形成珠光體組織并且降低硬度，而且在鋼材中不產(chǎn)生任何裂紋。由于這種原因，熱加工形成穩(wěn)定的奧氏體組織，然后將鋼材冷卻至馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)或貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。需要進(jìn)行中間退火以重復(fù)轉(zhuǎn)變，其中半成品鋼材在之后被引入到加熱爐中，以在不低于Ac3點(diǎn)，被完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，然后被仔細(xì)緩慢冷卻。當(dāng)如在公開(kāi)了用于在特殊冷卻室中緩慢冷卻的技術(shù)的JP-A-8-260058中所述，通過(guò)使用冷卻室作為普通的冷卻方法，將冷卻速率降低至約3.3。C/分鐘時(shí)，防止了缺陷，如裂紋，并且鋼材具有珠光體轉(zhuǎn)變的金相組織。然而，對(duì)于根據(jù)JISSKD61的鋼，該鋼具有遠(yuǎn)高于普通鋼材的淬硬性并且具有不短于例如30分鐘的在珠光體鼻尖的轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)，在約3。C/分鐘的速率下的冷卻對(duì)于降低硬度并且獲得退火狀態(tài)是無(wú)效的。因此，對(duì)于淬硬性遠(yuǎn)高于普通鋼材的淬硬性并且在珠光體鼻尖的轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)不短于例如30分鐘的鋼，沒(méi)有建立提高在前步驟熱加工和后步驟熱加工之間的獨(dú)立中間退火的效率的技術(shù)，這樣的技術(shù)被認(rèn)為是在常規(guī)技術(shù)中是必不可少的，以及沒(méi)有建立可靠地引起珠光體轉(zhuǎn)變并且降低硬度的技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于制造鋼材的方法，所述方法在將珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)(pearlitenosetransformationcompletionpoint)不短于30分鐘并且具有極高淬硬性的合金鋼材進(jìn)行中間退火的情況下，不使用任何爐子，但是具有與使用爐子的中間退火相同的效果。本發(fā)明是考慮到上述問(wèn)題而實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明提供一種用于制造鋼材的方法，所述鋼材具有不短于30分鐘的珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)，所述方法包括前步驟熱加工、后步驟熱加工以及在前步驟熱加工和后步驟熱加工之間進(jìn)行的中間退火，所述中間退火包括下列步驟將在前步驟熱加工之后的半成品鋼材引入絕熱容器中，使鋼材中的熱量同流換熱，并且利用來(lái)自半成品鋼材的轉(zhuǎn)變潛熱，將半成品鋼材在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+A20。C的范圍內(nèi)的溫度下保持不短于30分鐘，使得半成品鋼材轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。優(yōu)選地，用于制造鋼材的方法包括將被引入到絕熱容器中的半成品鋼材在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+/-20°0的溫度保持不短于2小時(shí)。更優(yōu)選地，用于制造鋼材的方法包括將被引入到絕熱容器中的半成品鋼材在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+/-10°(3的溫度下保持不短于2小時(shí)。進(jìn)一步優(yōu)選地，半成品鋼材在被引入絕熱容器中時(shí)的最大表面溫度介于在珠光體鼻尖的轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+100。C和珠光體鼻尖的轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)-200。C之間的范圍內(nèi)。進(jìn)一步優(yōu)選地，根據(jù)所述用于制造鋼材的方法，在中間退火之后的半成品鋼材的硬度不高于300HB。根據(jù)本發(fā)明的用于制造鋼材的方法對(duì)于重量不小于500kg的半成品鋼材是特別有利的。根據(jù)本發(fā)明的用于制造鋼材的方法對(duì)于具有這樣的化學(xué)組成的半成品鋼材是特別適宜的，所述化學(xué)組成按質(zhì)量百分比計(jì)含有0.10至2.0%的C;不大于2.0。/o的Si;不大于2.0G/o的Mn;1.0至15.0。/o的Cr;以及不大于10.0%的Mo;不大于4.0%的Ni、不大于4.0%的V、不大于20.0%的\￥和不大于10.0。/。的Co中的至少一種；以及基本上為Fe的余量。根據(jù)本發(fā)明的將珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)不短于30分鐘的鋼材進(jìn)行中間退火的方法，通過(guò)將鋼材引入絕熱容器中，并且利用鋼材的珠光體轉(zhuǎn)變潛熱，以代替使用加熱爐，保持鋼材的溫度，從而達(dá)到與中間退火的效果相同的效果。附圖簡(jiǎn)述圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)行中間退火的一個(gè)實(shí)例的加熱模式圖；圖2是顯示根據(jù)常規(guī)的中間退火的一個(gè)實(shí)例的加熱模式圖；圖3是顯示珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)的圖4是顯示示出SKD61的珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成時(shí)間的TTT曲線(xiàn)的圖；圖5A是顯示根據(jù)本發(fā)明的絕熱容器的一個(gè)實(shí)例的非閉合狀態(tài)的示意性正視圖5B是在圖5A中所示的絕熱容器的示意性側(cè)視圖；圖5C是顯示在圖5A中所示的絕熱容器的閉合狀態(tài)的示意性正視圖；圖5D是在圖5C中所示的絕熱容器的示意性側(cè)視圖；圖6A是顯示根據(jù)本發(fā)明的絕熱容器的另一個(gè)實(shí)例的非閉合狀態(tài)的示意性正視圖6B是在圖6A中所示的絕熱容器的示意性側(cè)視圖；圖6C是在圖6A中所示的絕熱容器的閉合狀態(tài)的示意性正視圖；圖6D是在圖6C中所示的絕熱容器的示意性側(cè)視圖；圖7A是顯示根據(jù)本發(fā)明的絕熱容器的又一個(gè)實(shí)例的非閉合狀態(tài)的示意性正視圖7B是在圖7A中所示的絕熱容器的示意性側(cè)視圖7C是顯示在圖7A中所示的絕熱容器的閉合狀態(tài)的示意性正視圖7D是在圖7C中所示的絕熱容器的示意性側(cè)視圖；和圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明的絕熱容器的又一個(gè)實(shí)例的示意圖。發(fā)明詳述下面將詳細(xì)描述本發(fā)明。用于制造珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)不短于30分鐘的鋼材的方法包括例如，將熔融鋼澆鑄以獲得鋼錠的熔融步驟；對(duì)通過(guò)所述熔融步驟獲得的鋼錠進(jìn)行一定次數(shù)的熱加工的步驟；以及在熱加工的完成之間進(jìn)行的中間退火。可以將經(jīng)過(guò)熱加工并且中間退火的材料進(jìn)行熱處理如退火或淬火，以及回火。根據(jù)本發(fā)明的中間退火被定義為在如上所述的前步驟熱加工和后步驟熱加工之間進(jìn)行的退火。例如，在包括熱壓、第一次退火、熱鍛造(初軋)、第二次退火、熱軋和第三次退火的用于制造鋼材的方法中，第一次和第二次退火對(duì)應(yīng)根據(jù)本發(fā)明的中間退火。本發(fā)明用于制造珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)不短于30分鐘并且具有高淬硬性的鋼材，對(duì)此而言，在嚴(yán)格的溫度控制下的獨(dú)立中間退火被認(rèn)為是必不可少的。珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)不短于30分鐘的鋼材包括例如合金工具鋼，如SKD1KSKD61和SKT4。根據(jù)本發(fā)明的鋼材退火方法更有利地用于珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)不短于60分鐘的鋼材，更優(yōu)選用于珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)不短于90分鐘的鋼材，并且進(jìn)一步優(yōu)選用于珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)不短于2小時(shí)的鋼材?？梢园慈缦聹y(cè)量珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)。將例如SKD61的鋼材轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袏W氏體金相組織，退火至不高于Al點(diǎn)的確定溫度，并且被保持在該溫度。在從在該溫度保持開(kāi)始的一定時(shí)間之后，珠光體轉(zhuǎn)變開(kāi)始。隨著時(shí)間的流逝，轉(zhuǎn)變結(jié)束。當(dāng)在完成轉(zhuǎn)變之前冷卻材料時(shí)，殘留的奧氏體被轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。因此，通過(guò)測(cè)量硬度，可以得到在轉(zhuǎn)變結(jié)束之前的時(shí)間周期。這些實(shí)驗(yàn)是在不同溫度下進(jìn)行的，并且將轉(zhuǎn)變結(jié)束點(diǎn)繪制在圖上，并且通過(guò)曲線(xiàn)連接，從而獲得如圖4中所示的圖(TTT曲線(xiàn))。在這個(gè)曲線(xiàn)中，在硬度于一定溫度下急劇下降的最短時(shí)間內(nèi)的部分是珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)。在那里沒(méi)有辨認(rèn)到奧氏體組織。例如，在SKD61的情況下，將被加熱至熱鍛造溫度的鋼材件被引入到在700至775。C的范圍內(nèi)每隔25。C等級(jí)設(shè)定的溫度的一些爐子中，并且保持2、5、15和24小時(shí)。將被保持在該溫度并且保持如上所述時(shí)間的鋼材件從爐子中取出，并且通過(guò)空氣冷卻，并且測(cè)量鋼材的硬度。珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)在750°C附近歷時(shí)5小時(shí)，這是硬度急劇下降的點(diǎn)中的最短時(shí)間點(diǎn)。將參考圖3，對(duì)不短于30分鐘的珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)進(jìn)行描述。在由縱坐標(biāo)上的保持溫度(。C)和橫坐標(biāo)上的保持溫度(分鐘)表示的TTT曲線(xiàn)中，將位于30分鐘的保持時(shí)間的珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)稱(chēng)為30分鐘的珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)(在圖3中由虛線(xiàn)表示的曲線(xiàn))，并且將位于包括30分鐘在內(nèi)的更長(zhǎng)保持時(shí)間側(cè)的珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)稱(chēng)為不短于30分鐘的珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)(在圖3中由實(shí)線(xiàn)表示的曲線(xiàn))。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)不短于30分鐘并且具有良好的淬硬性的上述鋼材進(jìn)行規(guī)定的中間退火。將參考在圖l中所示的加熱模式，詳細(xì)描述在本發(fā)明中規(guī)定的中間退火方法的原因。在熱加工步驟(圖l中的l)如熱鍛造或熱軋之后，將半成品鋼材冷卻(在圖1中的2:熱加工后冷卻步驟)。在熱加工后冷卻步驟的過(guò)程中，將半成品鋼材引入到絕熱容器中，并且開(kāi)始退火步驟3。將半成品鋼材引入絕熱容器中以使半成品鋼材的表面溫度進(jìn)行同流換熱(圖1中的21)。同流換熱(recuperation)被限定如下。通過(guò)來(lái)自半成品鋼材內(nèi)部的熱傳導(dǎo)和來(lái)自絕熱容器壁的輻射熱，使被引入到絕熱容器中的半成品鋼材的表面溫度增加，并且使在半成品鋼材的內(nèi)部溫度和半成品鋼材的表面溫度之間的溫差降低。這是對(duì)利用半成品鋼材的轉(zhuǎn)變潛熱進(jìn)行溫度保持的預(yù)備。隨后，在絕熱容器中采用半成品鋼材的轉(zhuǎn)變潛熱保持溫度(圖l中的22)。本發(fā)明利用在半成品鋼材轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生的熱量來(lái)保持材料的溫度。艮口，本發(fā)明利用半成品鋼材的轉(zhuǎn)變潛熱，將半成品鋼材的溫度在恒定的溫度范圍內(nèi)保持一定的時(shí)間周期，以將材料轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。對(duì)于這種目的，保持溫度范圍和時(shí)間周期是極其重要的。根據(jù)本發(fā)明，保持溫度是在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+20。C和珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)-20。C的范圍內(nèi)進(jìn)行不短于30分鐘。保持在這種特殊的溫度范圍能夠獲得從未獲得的退火狀態(tài)。此外，根據(jù)本發(fā)明，作為發(fā)現(xiàn)可以利用半成品鋼材中的轉(zhuǎn)變潛熱的結(jié)果，效率是極高的，這將在下面詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明將保持溫度選擇在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+/-20°0的范圍內(nèi)的原因在于在該范圍內(nèi)，珠光體轉(zhuǎn)變?cè)诟痰臅r(shí)間內(nèi)完成，并且可以通過(guò)利用轉(zhuǎn)變潛熱降低硬度。超過(guò)珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+20。C的溫度范圍需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成珠光體轉(zhuǎn)變，因此是不經(jīng)濟(jì)的，并且還出現(xiàn)金相組織容易變得更粗大的問(wèn)題。低于珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)-20。C的溫度范圍也需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成珠光體轉(zhuǎn)變，因此是不經(jīng)濟(jì)的，并且引起珠光體轉(zhuǎn)變不能發(fā)生和進(jìn)展的問(wèn)題，從而導(dǎo)致硬度的降低不夠。優(yōu)選的溫度范圍在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+/-10°(3的范圍內(nèi)。將保持時(shí)間選擇為不短于30分鐘的原因是因?yàn)槿绻３謺r(shí)間短于30分鐘，則珠光體轉(zhuǎn)變可能不完全，并且在這種情況下，由于碳化物的不充分沉淀，軟化將不足，并且將產(chǎn)生比如裂紋的缺陷。在該溫度下的優(yōu)選保持時(shí)間不短于l小時(shí)。更優(yōu)選的保持時(shí)間不短于2小時(shí)。還更優(yōu)選的保持時(shí)間的范圍是2至24小時(shí)。通過(guò)使在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+/-20°(:之內(nèi)的溫度保持不短于2小時(shí)，可以將中間退火之后的硬度降低至不高于300HB，這對(duì)于中向退火的材料是優(yōu)選的。在中間退火之后的硬度優(yōu)選不高于270HB，更優(yōu)選不高于250HB。當(dāng)將半成品鋼材引入絕熱容器中時(shí)，半成品鋼材的最高表面溫度在介于珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+100。C和珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)-200。C之間的范圍內(nèi)。如果在超過(guò)珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+100。C的溫度下引入半成品鋼材，則半成品鋼材的溫度將通過(guò)來(lái)自半成品鋼材的熱量的同流換熱而變得過(guò)高，并且金相組織容易具有更粗大的晶粒。在不低于珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+200。C的溫度范圍內(nèi)，組織的這種粗大化是顯著的。因此，考慮到來(lái)自半成品鋼材的熱量的同流換熱，將半成品鋼材引入絕熱容器中時(shí)的溫度的優(yōu)選上限被確定為珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+100。C。當(dāng)半成品鋼材被引入之后該材料表面的溫度超過(guò)珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+200。C時(shí)，優(yōu)選打開(kāi)下述絕熱容器的一部分以限制該材料的溫度的增加。當(dāng)將鋼材引入絕熱容器中時(shí)，該材料的最高表面溫度的下限被確定為珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)-200。C。這是因?yàn)槿绻摬牡淖罡弑砻鏈囟鹊陀谥楣怏w鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)-200。C，則在絕熱容器中，熱量的同流換熱難以將半成品鋼材加熱至在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+/-20°<:之內(nèi)的溫度。作為在將半成品鋼材引入絕熱容器中時(shí)的優(yōu)選溫度范圍，材料表面的最高溫度在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+50。C和珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)-150。C之間。更優(yōu)選地，它在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+50。C和珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)-100。C之間。鋼材的最高表面溫度指在鋼材的整個(gè)表面中溫度最高的區(qū)域的溫度。在本發(fā)明中關(guān)注半成品鋼材表面的原因是因?yàn)樵跓峒庸み^(guò)程中的熱量殘留在半成品鋼材內(nèi)部，并且在暴露于外部氣氛中的表面的溫度最低。因此，根據(jù)本發(fā)明限定半成品鋼材表面的溫度?？梢酝ㄟ^(guò)例如輻射溫度計(jì)測(cè)量材料表面的溫度。在本發(fā)明中提及的絕熱容器是例如，用于覆蓋半成品鋼材的盒狀構(gòu)件或蓋狀構(gòu)件。絕熱容器沒(méi)有加熱源。它可以是例如通過(guò)將絕熱構(gòu)件安置在盒狀或蓋狀構(gòu)件的內(nèi)部以形成封閉的空間，以將材料在一定的溫度范圍內(nèi)保持一定的時(shí)間，從而能夠利用來(lái)自材料的轉(zhuǎn)變潛熱，將半成品鋼材轉(zhuǎn)變成為珠光體的任何結(jié)構(gòu)。絕熱容器可以配置有孔等，例如用于插入熱電偶溫度計(jì)，用于在視覺(jué)上檢査在容器中的鋼材的色調(diào)；或者配置有可打開(kāi)/可封閉的結(jié)構(gòu)的開(kāi)口，用于調(diào)節(jié)材料表面的溫度。不一定需要與外部大氣完全隔離的封閉空間。絕熱容器7可以具有在圖5A至5D中的示意性正視和側(cè)視圖所示的結(jié)構(gòu)，在這些圖中，將半成品鋼材4放置在絕熱容器底座5上，并且將絕熱容器上蓋6放置在底座5上以形成環(huán)繞材料4的封閉空間。作為選擇，它可以具有在圖6A至6D中的示意性正視和側(cè)視圖所示的結(jié)構(gòu)，在這些圖中，將半成品鋼材4放置在絕熱容器下蓋8中，并且放置絕熱容器上蓋6以形成環(huán)繞材料4的封閉空間。作為選擇，它可以具有在圖8中所示的卡車(chē)式結(jié)構(gòu)，其中將半成品鋼材4放置在絕熱容器底座5上，并且使具有能夠在軌道ll上移動(dòng)的車(chē)輪10的絕熱容器7在箭頭的方向上移動(dòng)，以形成環(huán)繞材料4的封閉空間。在這種情況下，可以固定容器7，并且可以移動(dòng)配置有車(chē)輪的底座。根據(jù)本發(fā)明，可以通過(guò)考慮半成品鋼材的形狀和重量來(lái)設(shè)計(jì)絕熱容器的結(jié)構(gòu)。例如，在半成品鋼材處于可能發(fā)生堆疊倒塌的圓形棒的形式的情況下，容器可以具有在圖7A和7C中所示的結(jié)構(gòu)，在圖7A和7C中，下蓋7形成為具有三角形截面，其中將材料4的圓形棒裝填到下蓋7中，并且將上蓋6放置在上面。在這種情況下，優(yōu)選安置用于下蓋的翻轉(zhuǎn)防止構(gòu)件9，以防止下蓋8的翻轉(zhuǎn)。盡管作為實(shí)例，翻轉(zhuǎn)防止構(gòu)件9在圖7A至7D中圖示為具有柱狀的形態(tài)，但是它們可以具有所形成的M-形或V-槽塊(block)的截面。在大尺寸半成品鋼材比如由鋼錠熱鍛造的大尺寸半成品鋼材的情況下，根據(jù)可加工性和加工安全性，有利的是使用具有在圖5C和5D、圖6A至6D或圖7A至7D中所示的結(jié)構(gòu)的絕熱容器。在附圖中的示意圖中，圖5A和5B、圖6A和6B以及圖7A和7B顯示了其中不形成封閉空間的情況，而圖5C和5D、圖6C和6D以及圖7C和7D顯示了其中形成封閉空間的情況。根據(jù)本發(fā)明，實(shí)施退火步驟3，其中通過(guò)使用上述絕熱容器來(lái)保持半成品鋼材的溫度，并且從容器中取出半成品鋼材(圖1中的23)，以將其進(jìn)行緩慢冷卻(圖1中的24)，從而完成退火步驟3。本發(fā)明特別優(yōu)選用于重量不小于500kg的大尺寸的半成品鋼材件。這是因?yàn)橹亓坎恍∮?00kg的大尺寸材料件保證了使利用轉(zhuǎn)變潛熱的同流換熱的溫度被保持足夠的用于珠光體轉(zhuǎn)變的時(shí)間而所必需的熱量的量。對(duì)于重量不小于l噸的大的半成品鋼材件，可以進(jìn)一步獲得上述效果。它對(duì)于不小于4噸的件是更有效的。根據(jù)本發(fā)明，如上所述，通過(guò)利用珠光體轉(zhuǎn)變潛熱將半成品鋼材保持在一定溫度下，以不形成馬氏體金相組織。因此，達(dá)到了與使用爐子的常規(guī)中間退火基本上相同的效果。在本發(fā)明中提及的"鋼材"(或鋼成品)是通過(guò)加工如軋制、鍛造(forcing)或牽拉被加工所需形狀的鋼材。在本發(fā)明中提及的"半成品鋼材"對(duì)應(yīng)在JIS術(shù)語(yǔ)中的"鋼坯"，并且是通過(guò)熱加工形成為上述鋼成品的材料。例如，"半成品鋼材"包括在JIS術(shù)語(yǔ)中的"板坯"、"初軋坯"、"鋼坯"、"薄板坯"或直徑大于130mm的圓形鋼坯。當(dāng)半成品鋼材在絕熱容器中的充填率不小于15%時(shí)，可以更可靠地獲得本發(fā)明的上述效果。下面描述原因。如果充填率不小于15%，則半成品鋼材的熱量足夠大，因此縮短了在同流換熱之前的時(shí)間。作為結(jié)果，可以獲得將溫度可靠地保持在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+/-20°0:的范圍內(nèi)的效果。相反，如果充填率低于15%，則所裝填的材料的量小，從經(jīng)濟(jì)考慮，這是不利的。因?yàn)椴牧系臒崃啃?，則在同流換熱之前所需的時(shí)間變長(zhǎng)。此外，提高容器的絕熱效果可能是必要的。充填率的優(yōu)選上限為95%。如果達(dá)到100%，則容器必需具有與材料件的尺寸相同的尺寸，因此在設(shè)計(jì)材料件的尺寸方面沒(méi)有自由度，從而導(dǎo)致低的可用性。因此，理想的是確定優(yōu)選的上限為95%。用于制造根據(jù)本發(fā)明的半成品鋼材的方法對(duì)屬于在JIS標(biāo)準(zhǔn)中的工具鋼范疇的合金是有效的。所述方法對(duì)具有下述組成的合金是特別有效的。注意下面的每一種元素的含量是以質(zhì)量％表示的。C:0.10至2.0%將碳含量確定為0.10至2.0%的原因如下。如果碳含量低于0.10%，則碳可能不擴(kuò)散到晶粒中，因此在晶粒中沒(méi)有碳化物析出，并且沒(méi)有根據(jù)需要產(chǎn)生珠光體轉(zhuǎn)變。優(yōu)選地，碳含量不低于0.1%。如果碳含量超過(guò)2.0%，則碳化物的量過(guò)量，并且韌性降低。優(yōu)選地，碳含量為0.20至0.60%。Si:不大于2.0y。硅是在熔融時(shí)作為脫氧劑添加的。如果加入大量硅，則韌性降低。因此，根據(jù)本發(fā)明，硅含量為不小于2.0%。優(yōu)選地，該含量為0.15至1.20%。Mn:不大于2.0。/。錳是在熔融時(shí)作為脫氧劑和脫硫劑加入的。如果加入大量錳，則韌性降低。因此，根據(jù)本發(fā)明，錳含量不大于2.0%。優(yōu)選地，該含量為0.30至1.00%。Cr:1.0至15.00/0鉻提高淬硬性，并且提高抗拉強(qiáng)度和韌性。然而，如果含有大量絡(luò)，則相反地降低韌性。因此，根據(jù)本發(fā)明，鉻含量為1.0至15.0%。優(yōu)選地，該含量為1.0至13.0%。]\40:不大于10.0%鉬提高淬硬性。而且，鉬通過(guò)回火形成細(xì)小的碳化物，從而增加高溫抗拉強(qiáng)度。然而，如果含有大量鉬，則韌性相反地降低。因此，鉬含量不大于10.0%。優(yōu)選地，該含量為0.20至5.0%。下述的鎳、釩、鴇和鈷是選擇性元素。它們中的一種或多種被包含。Ni:不大于4.00/0鎳提高淬硬性并且提高韌性。然而，如果含有大量鎳，則轉(zhuǎn)變點(diǎn)降低，使得高溫強(qiáng)度降低。因此，如果含有鎳，則含量不大于4.0%，優(yōu)選不大于2.0%。V:不大于4.0M釩使得晶粒更細(xì)，并且提高韌性。釩通過(guò)回火形成高硬度的碳化物以增加抗拉強(qiáng)度。然而，如果加入大量釩，則韌性降低。因此，如果含有釩，則含量不大于4.0%,優(yōu)選為0.10至1.10%。\￥:不大于20.0%鎢提高淬硬性。而且，鎢通過(guò)回火形成細(xì)小的碳化物以形成高溫抗拉強(qiáng)度。然而，如果含有大量W，則韌性降低。因此，如果含有鎢，則含量不大于4.0%，優(yōu)選為0.10至1.10%。0):不大于10.0%鈷提高赤熱硬度并且提高高溫抗拉強(qiáng)度。然而，如果加入大量鈷，則韌性降低。因此，如果含有鈷，則含量不大于10.0%。余量基本上為Fe。根據(jù)本發(fā)明，除上面規(guī)定的元素以外的余量基本上為Fe。當(dāng)然，不可避免地可能含有雜質(zhì)。例如，因?yàn)殁壓外伿鞘咕Я８?xì)的有效元素，因此它們可以以不大于0.20%的范圍被包含，使得靭性沒(méi)有不利地被降低。鋁是使碳的擴(kuò)散更快，并且在珠光體轉(zhuǎn)變過(guò)程中促進(jìn)碳化物的析出方面是有效的元素。因此，鋁可以以不大于0.20%的范圍被包含。下面本發(fā)明將參考圖l對(duì)其實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。通過(guò)在大氣中熔融以獲得具有示于表l中的化學(xué)組成的鋼錠，制備出三種合金，即JISSKD61(鋼號(hào)1)、JISSKT4(鋼號(hào)2)和JISSKD11(鋼號(hào)3)。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>將三種鋼錠熱鍛造以獲得半成品鋼材，并且取得試件以測(cè)量珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)。對(duì)具有化學(xué)組分編號(hào)1的半成品鋼材(JIS鋼SKD61)的珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)的測(cè)量按如下進(jìn)行。將試件加熱至熱鍛造溫度(1150。C)，之后被引入到在700至775。C的范圍內(nèi)每隔25。C等級(jí)設(shè)定的溫度下的一些爐子中，以將其保持2、5、15和24小時(shí)。在等溫保持之后，將試件從爐子中取出，通過(guò)空氣冷卻，并且測(cè)量其硬度。將在最短時(shí)間保持下硬度降低時(shí)的點(diǎn)判斷為珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)。半成品鋼材編號(hào)l的珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)為在750°C的點(diǎn)附近進(jìn)行5小時(shí)。對(duì)具有化學(xué)組分編號(hào)2的半成品鋼材(JIS鋼SKT4)的珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)的測(cè)量如下。將試件加熱至熱鍛造溫度(1150。C)，之后被引入到在600至750。C的范圍內(nèi)每隔25。C等級(jí)設(shè)定的溫度下的一些爐子中，以將其保持2、5、10、24和48小時(shí)。在等溫保持之后，將試件從爐子中取出，通過(guò)空氣冷卻，并且測(cè)量其硬度。將在最短時(shí)間保持下硬度降低時(shí)的點(diǎn)判斷為珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)。半成品鋼材編號(hào)2的珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)為在650°C的點(diǎn)附近進(jìn)行10小時(shí)。對(duì)具有化學(xué)組分編號(hào)3的半成品鋼材(JIS鋼SKDU)的珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)的測(cè)量如下。將試件加熱至熱鍛造溫度(1150。C)，之后被引入到在675至775。C的范圍內(nèi)每隔25。C等級(jí)設(shè)定的溫度下的一些爐子中，以將其保持2、5、10和24小時(shí)。在等溫保持之后，將試件從爐子中取出，通過(guò)空氣冷卻，并且測(cè)量硬度。將在最短時(shí)間保持下硬度降低時(shí)的點(diǎn)判斷為珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)。半成品鋼材編號(hào)3的珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)為在725。C的點(diǎn)附近進(jìn)行2小時(shí)。接著，通過(guò)使用熱鍛造的具有化學(xué)組成編號(hào)1至3的半成品鋼材進(jìn)行中間退火。具有化學(xué)組成編號(hào)1的熱鍛造半成品鋼材件A的尺寸為430mm(厚)x430mm(寬)x3000mm(長(zhǎng))x2件，并且其重量為約8600kg。具有組成編號(hào)2的熱鍛造半成品鋼材B的尺寸為520mm(厚)x830mm(寬)x2400mm(長(zhǎng))x2件，并且其重量為約8000kg。具有組成編號(hào)3的熱鍛造半成品鋼材C的尺寸為370mm(厚)x370mm(寬)x3500mm(長(zhǎng))x2件，并且其重量為約7500kg。這些半成品鋼材對(duì)應(yīng)在JIS術(shù)語(yǔ)中的"鋼坯"或"初軋坯"。通過(guò)在中間退火之后進(jìn)行熱鍛造，將這些材料形成為鋼成品。下面描述具體的熱鍛造-中間退火條件。將半成品鋼成品編號(hào)A在1250。C下進(jìn)行熱鍛造(圖1中的1)，然后在空氣中進(jìn)行熱加工后冷卻步驟(圖1中的2)。在熱加工后冷卻步驟過(guò)程中，通過(guò)如圖5A和5B中所示將鋼材4安裝在絕熱容器底座5上，進(jìn)行中間退火3的準(zhǔn)備。使用輻射溫度計(jì)測(cè)量半成品鋼的最高表面溫度，并且在620。C，用絕熱容器上蓋6覆蓋鋼材4，從而完成將材料4引入到容器7中。材料在容器中的充填率為35.6%。在引入半成品鋼材之后，使用連接到容器上的鎧裝式熱電偶測(cè)量材料的表面的溫度。在容器中熱量同流換熱至800。C(圖1中的21)之后，將半成品鋼材在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變點(diǎn)+/-20°0(730至770。C)之內(nèi)的溫度保持5小時(shí)，以將其轉(zhuǎn)變成珠光體(圖1中的22)。然后，將材料在500°C下從容器中取出(圖1中的23)，并且在空氣中冷卻(圖1中的24)。將半成品鋼成品編號(hào)B在1250。C進(jìn)行熱鍛造(圖1中的1)，然后在空氣中進(jìn)行熱加工后冷卻步驟(圖1中的2)。在熱加工后冷卻步驟過(guò)程中，通過(guò)如圖5A和5B中所示將鋼材4安裝在絕熱容器底座5上，進(jìn)行中間退火3的準(zhǔn)備。使用輻射溫度計(jì)測(cè)量半成品鋼的最高表面溫度，并且在600。C，用絕熱容器上蓋6覆蓋鋼材4，從而完成將材料4引入到容器7中。材料在容器中的充填率為33.2%。在引入半成品鋼材之后，使用連接到容器上的鎧裝式熱電偶測(cè)量材料的表面的溫度。在容器中熱量同流換熱至700。C(圖1中的21)之后，將半成品鋼材在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變點(diǎn)+/-20°C(630至670。C)之內(nèi)的溫度保持15小時(shí)，以將其轉(zhuǎn)變成珠光體(圖1中的22)。然后，將材料在500°C下從容器中取出(圖1中的23)，并且在空氣中冷卻(圖1中的24)。將半成品鋼成品編號(hào)C在1150。C進(jìn)行熱鍛造(圖1中的1)，然后在空氣中進(jìn)行熱加工后冷卻步驟(圖1中的2)。在熱加工后冷卻步驟過(guò)程中，通過(guò)如圖5A和5B中所示將鋼材4安裝在絕熱容器底座5上，進(jìn)行中間退火3的準(zhǔn)備。使用輻射溫度計(jì)測(cè)量半成品鋼的最高表面溫度，并且在680。C，用絕熱容器上蓋6覆蓋鋼材4，從而完成將材料4引入到容器7中。材料在容器中的充填率為30.7%。在引入半成品鋼材之后，使用連接到容器上的鎧裝式熱電偶測(cè)量材料表面的溫度。在容器中熱量同流換熱至850。C(圖1中的21)之后，將半成品鋼材在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變點(diǎn)+/-20。0(705至745。C)之內(nèi)的溫度保持4小時(shí)，以將其轉(zhuǎn)變成珠光體(圖1中的22)。然后，將材料在500。C下從容器中取出(圖1中的23)，并且在空氣中冷卻(圖1中的24)。作為比較例，將JIS鋼SKD61的半成品鋼材編號(hào)D、JIS鋼SKT4的半成品鋼材編號(hào)E和JIS鋼SKD11的半成品鋼材編號(hào)F熱鍛造，之后在冷卻速率調(diào)節(jié)至50°C/h的情況下冷卻。從冷卻速率、TTT曲線(xiàn)和硬度，發(fā)現(xiàn)它在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)的較短時(shí)間側(cè)通過(guò)。在比較例中使用的半成品鋼材具有與根據(jù)本發(fā)明的半成品鋼材相同的組成，以及具有與本發(fā)明相同的熱鍛造條件和相同的在熱鍛造后尺寸。作為用于常規(guī)技術(shù)的實(shí)施例，將鋼材在圖2中所示的條件下進(jìn)行退火。常規(guī)的半成品鋼材編號(hào)G是根據(jù)JIS鋼SKD61的材料，編號(hào)H是JIS鋼SKT4的半成品鋼材，并且編號(hào)I是JIS鋼SKDll。將常規(guī)的半成品鋼材進(jìn)行熱鍛造步驟l，通過(guò)空氣冷卻(圖2中的2)，并且引入到加熱爐中(圖2中的25)，隨后進(jìn)行退火步驟3。在退火步驟中，將鋼材加熱至不低于Ac3點(diǎn)的溫度并且保持在該溫度(圖2中的26)，從而完全轉(zhuǎn)變成奧氏體，然后緩慢冷卻以完成中間退火。在圖2中的虛線(xiàn)表示Ac3點(diǎn)。在比較例中使用的半成品鋼材和根據(jù)本發(fā)明的那些具有相同的組成，相同的熱鍛造條件和在熱鍛造之后的鋼成品尺寸。半成品鋼材的不低于Ac3點(diǎn)的退火溫度和保持時(shí)間對(duì)于編號(hào)D為870。Cx5h，對(duì)于編號(hào)E為750。Cx5h，并且對(duì)于編號(hào)F為870。Cx5h。表2顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例、比較例和常規(guī)技術(shù)的實(shí)施例的半成品鋼材在中間退火之后的金相組織和硬度的結(jié)果。被引入到絕熱容器中的半成品鋼材在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+/-10°<:之內(nèi)的溫度下的保持時(shí)間對(duì)于編號(hào)A為2.5小時(shí)，對(duì)于編號(hào)B為7.5小時(shí)，并且對(duì)于編號(hào)C為2小時(shí)。[表2]<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>如從表2中明顯看出，當(dāng)在對(duì)應(yīng)的材料之間進(jìn)行比較時(shí)，本發(fā)明所使用的半成品鋼材編號(hào)A、B和C在中間退火之后的金相組織和硬度與常規(guī)技術(shù)的半成品鋼材編號(hào)G、H和I相當(dāng)。在對(duì)應(yīng)的材料之間的比較中，根據(jù)比較例的半成品鋼材編號(hào)D、E和F具有不同于進(jìn)行了本發(fā)明的中間退火的半成品鋼材編號(hào)A、B和C的金相組織，并且具有更高的硬度，所述半成品鋼材編號(hào)D、E和F是以更高的冷卻速率冷卻的，并且在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)的更短時(shí)間側(cè)上通過(guò)。根據(jù)本發(fā)明的方法，如上所述，中間退火可以在不使用加熱爐的情況下進(jìn)行。在中間退火之后，對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的半成品鋼材編號(hào)A、B和C，以及對(duì)應(yīng)用了常規(guī)方法中的中間退火的半成品鋼材編號(hào)G、H和I，成功地進(jìn)行后步驟熱加工(熱鍛造)之后，從而將這些鋼材加工成鋼成品。工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明的用于制造鋼材的方法，通過(guò)利用來(lái)自鋼材的珠光體轉(zhuǎn)變潛熱保持溫度，從而獲得與使用加熱爐的中間退火的效果基本上相同的效果，而不使金相組織變成馬氏體。因此，根據(jù)本發(fā)明，例如，通過(guò)利用在海上或陸地上運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間將鋼材退火，以促進(jìn)鋼材的分布，并且有助于節(jié)省能量。權(quán)利要求1.一種用于制造鋼材的方法，所述鋼材具有不短于30分鐘的珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)，所述方法包括如下步驟前步驟熱加工；后步驟熱加工；以及中間退火，所述中間退火在所述前步驟熱加工和所述后步驟熱加工之間進(jìn)行，并且所述中間退火包括下列步驟將在所述前步驟熱加工之后的半成品鋼材引入到絕熱容器中，使所述鋼材中的熱量進(jìn)行同流換熱，以及利用來(lái)自所述半成品鋼材的轉(zhuǎn)變潛熱，使所述半成品鋼材保持在所述珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+/-20℃的范圍內(nèi)的溫度，以轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中被引入到所述絕熱容器中的所述半成品鋼材的溫度被保持在所述珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+/-20°(:的范圍內(nèi)的溫度，并且保持不短于2小時(shí)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中被引入到所述絕熱容器中的所述半成品鋼材的溫度被保持在所述珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+/-10°(:的范圍內(nèi)的溫度，并且保持不短于2小時(shí)。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中當(dāng)所述半成品鋼材被引入到所述絕熱容器中時(shí)，所述半成品鋼材的最大表面溫度在所述珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)+100。C和所述珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)-200。C的之間的范圍內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述中間退火之后的所述半成品鋼材具有不高于300HB的硬度。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述半成品鋼材具有不小于500kg的重量。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中按質(zhì)量％計(jì)，所述半成品鋼材含有0.10至2.0%的C;至多2.0%的Si;至多2.0%的Mn;、1.0至15.00/o的Cr;至多10.0%的Mo;至多4.0%的Ni、至多4.0%的V、至多20.0%的百和至多10.0%的Co中的至少一個(gè)；以及余量基本上為Fe。全文摘要一種用于制造鋼材的方法，所述方法包括在珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn)保持30分鐘或更久。在所述用于鋼材制造的方法中，在前步驟熱加工(1)和后步驟熱加工之間進(jìn)行中間退火(3)。在所述中間退火(3)中，將在完成所述前步驟熱加工之后的半成品鋼材(4)引入到熱保持容器(7)中，以使所述鋼材進(jìn)行熱量的同流換熱，并且借助于其轉(zhuǎn)變潛熱，將所述半成品鋼材在(珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn))±20℃的范圍內(nèi)的溫度下保持30分鐘或更久，從而將所述半成品鋼材轉(zhuǎn)變成珠光體。優(yōu)選地，將所述半成品鋼材在(珠光體鼻尖轉(zhuǎn)變完成點(diǎn))±20℃的范圍內(nèi)的溫度下保持2小時(shí)或更久。可以將鋼材調(diào)節(jié)為在所述中間退火之后具有300HB或更低的硬度。文檔編號(hào)C22C38/00GK101421424SQ20078001282公開(kāi)日2009年4月29日申請(qǐng)日期2007年4月10日優(yōu)先權(quán)日2006年4月11日發(fā)明者江口弘孝,片岡仁申請(qǐng)人:日立金屬株式會(huì)社