一種低合金高強度鑄鋼及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種低合金高強度鑄鋼及其制備方法，其化學成分質量百分比含量(wt%)為：C：0.30～0.38、Si：0.40～0.80、Mn：1.10～1.50、Cr：0.50～0.80、Ni：0.50～0.80、Mo：0.15～0.40、P≤0.03、S：≤0.03、Cu≤0.30，余量為鐵。將廢鋼和生鐵、硅鐵、錳鐵、電解鎳、鉻鐵、鉬鐵按配料比例裝爐熔煉，熔煉后澆注冷卻成形為鑄件，然后調質既得。本發明通過增加適量合金及調質處理，提高了鑄件性能，而且節約了成本。
【專利說明】一種低合金高強度鑄鋼及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鑄鋼材料【技術領域】，特別涉及一種低合金、高強度鑄鋼及其制備方法。【背景技術】
[0002]近年來隨著機械行業的發展，對鑄鋼件的力學性能要求越來越高，特別是使用環境惡劣的工程用車，其鑄鋼件要求具有較高強度和較好的韌性，以實現高可靠性和輕量化的目的。但在目前條件下，能達到上述性能要求的鑄鋼材料較少，且價格較昂貴。
[0003]中國專利CN102965588A公開了一種低合金、高強度鑄鋼及其冶煉、熱處理方法，所述鑄鋼的化學成分及其質量百分比含量為:c:0.17~0.22,S1:0.20~0.60,Mn:0.80~ 1.20,P ( 0.020,S ( 0.015,Cr:0.45 ~L 05,Ni:0.4 ~0.9,Mo:0.4 ~0.95,Cu ( 0.30，余量為Fe和不可避免的雜質。中國專利CN102296246A公開了一種高強度鑄鋼及其制備方法和焊接工藝，所述超高強度鑄鋼的化學成分及其質量百分比含量為:C:0.15~0.21、Si:0.17 ~0.37,Mn:0.7 ~0.9,Cr:0.6 ~0.8,Mo:0.25 ~0.35,N1:1.2 ~1.5,T1:0.02 ~0.04,Re 殘留 0.01 ~0.02,Al 殘留 0.03 ~0.05,S ( 0.03,P ( 0.03、余量為 Fe。中國專利CN102212755A公開了一種適用于重型載貨汽車橋殼的低合金鑄鋼，所述低合金鑄鋼中各化學成分及其質量百分比含量為:C:0.23~0.33、S1:0.50~1.00、Mn:0.90~1.40、Cr:0.10 ~0.25、Mo:0.10 ~0.25、V:0.20 ~0.25、P ≤ 0.04、S ≤ 0.04、殘余元素質量百分比含量≤0.20，其余為Fe。中國專利CN101748338A公開了一種鐵路車輛的車鉤用高強度鑄鋼及其制造方法，所述高強度鑄鋼中的化學成分及其質量百分比含量為:C:0.22~0.28、S1:0.20 ~0.40、Mn:1.20 ~1.50、Cr:0.40 ~0.60、N1:0.90 ~1.10、Mo:0.20 ~
0.30、Al:0.030 ~0.080、Cu ( 0.30、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030，余量為 Fe 及不可避免的夾雜。以上幾個專利的C質量百分比含量偏低，不利于充分發揮調質的作用，調質后綜合力學性能偏低，達不到重型工程車部分鑄件的使用要求。
[0004]中國專利CN103014528A公布了一種高強度鑄鋼，所述鑄鋼的化學成分及其質量百分比含量為:c:0.30 ~0.37、Si:0.45 ~0.60、Mn:0.90 ~1.10、Cr:1.40 ~1.60、N1:1.40~1.60、Mo:0.20~0.30、P≤0.020、S≤0.020，其余為鐵組成。中國專利CN102345072A公開了采煤機搖臂用高強度鑄鋼及其熱處理工藝，化學成分及其質量百分比含量為:C:0.30 ~0.37, Si:0.45 ~0.60,Mn:0.90 ~1.10,Cr:1.40 ~1.60,Ni:1.40 ~
1.60、Mo:0.20~0.30、P≤0.020、S≤0.020，其余為鐵組成。以上兩個專利的合金元素加入量高，材料成本高。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是克服以上不足，而提供一種低合金高強度鑄鋼及其制備方法。
[0006]本發明是通過以下技術方案來實現的:
[0007]一種低合金高強度鑄鋼，其化學成分質量百分比含量為:C:0.30~0.38、Si:0.40 ~0.80、Mn:1.10 ~1.50、Cr:0.50 ~0.80、N1:0.50 ~0.80、Mo:0.15 ~0.40、P≤0.03、S≤0.03、Cu≤0.30，余量為鐵。
[0008]所述的低合金高強度鑄鋼，其化學成分質量百分比含量優選為:
[0009]C:0.32 ~0.36,Si:0.54 ~0.73,Mn:1.26 ~1.42,Cr:0.50 ~0.80,Ni:0.54 ~0.70、Mo:0.25 ~0.35、P ≤ 0.03、S ≤ 0.03、Cu ≤ 0.30，余量為鐵。
[0010]所述的低合金高強度鑄鋼，其化學成分質量百分比含量進一步優選為:C:0.35、Si:0.73, Mn:1.26, N1:0.66, Cr:0.68, Mo:0.32, Cu:0.23、S:0.019, P:0.021、其余為 Fe。
[0011]上述低合金高強度鑄鋼的制備方法，將廢鋼、生鐵、電解鎳、鉻鐵、鑰鐵、硅鐵、錳鐵按配料比例裝爐熔煉，熔煉后澆注冷卻成形為鑄件，然后調質處理既得。
[0012]上述低合金高強度鑄鋼的制備方法具體包括步驟如下:
[0013](I)將廢鋼裝入電爐中進行熔煉，當80-90%的爐料熔化之后，扒除爐渣，熔化完后檢測化學成分，根據所需比例調節成分，先加入鑰鐵合金及電解鎳，待爐料溶清后，加入生鐵和鉻鐵合金，然后將溫度升到1550-1580°C后，加入錳鐵合金和硅鐵合金。
[0014](2)將溫度升到1600-1640°C后出鋼，加入鋁或硅鋁鐵進行最終脫氧，加入集渣劑并進行除渣，在溫度達到1550-1590°C，將合金溶液澆注到事先制好的鑄型中，成形冷卻，獲得鑄件。
[0015](3)鑄件調質熱處理在熱處理爐或熱處理生產線上進行，采用水溶性淬火介質，淬火介質溫度<60°C，淬火溫度為860-890°C，淬火后I小時內進行回火，回火溫度為550-580 O。
[0016]本發明的鑄鋼材料通過配料，電弧爐或中頻爐熔煉，由砂型鑄造或熔模鑄造制得鑄型，澆注成形，熱處理后 獲得鑄件。
[0017]本發明的有益效果:
[0018]1、該種鑄鋼材料通過加入一定合金元素的化學成分組成，經調質處理，能夠穩定生產出抗拉強度Rm≥820MPa、屈服強度Rpa2≥650MPa、斷后伸長率≥14%、斷面收縮率^ 30%、表面硬度HBW240-300的鑄鋼鑄件，和普通鑄鋼相比，成本增加不多的條件下，即可獲得具有較高強度的鑄鋼鑄件；
[0019]2、通過增加適量合金及調質處理，提高了鑄件性能，使金屬材料的效能得以更好的發揮；滿足了重型工程車支架類鑄件的使用要求。
[0020]本方案和國標材料ZG270-500及相近鑄鋼專利材料力學性能及原材料成本對比見下表1，原材料成本均按目前原材料市場價計算。
[0021]表1:ZG270-500和低合金高強度鑄鋼力學性能及原材料成本對比
拉伸強度屈服強度延伸率收縮率原料成本
^Rm(MPa)Rel(MPa)A(%)Z(%) (元/噸)
ZG270-500 ^500≥ 270≥ 18— 5^252933 —
CN102965588A ≥ 830≥ 790 ≥12—4932 —
[0022]CN102296246A" $?1030-~>865—≥ 15≥ 385356
CN102212755AT ≥ 640~≥ 368—≥18,5— 4098
CN101748338AT 5? 800~—≥ 10≥ 24 — 4583
CN102345072A ≥ 804 _5246 _
本方案>820 >650 I >14 丨 >30【具體實施方式】
[0023]為了更好的理解本發明，下面結合具體實施實例來進ー步說明。
[0024]實施例1:
[0025]在3噸電弧爐內按配料成分加入廢鋼、生鐵及合金，熔煉后鋼液主要化學成分質量百分比含量為:C:0.32、Si:0.54、Mn:1.34、N1:0.54、Cr:0.68、Mo:0.31、Cu:0.21、S:0.025,P:0.020，其余為Fe。將廢鋼裝入電爐中進行熔煉，當80-90%的爐料熔化之后，扒除爐渣，熔化完后檢測化學成分，根據所需比例調節成分，先加入鑰鐵合金及電解鎳，待爐料溶清后，加入生鐵和鉻鐵合金，然后將溫度升到1550-1580°C后，加入錳鐵合金和硅鐵合金。鋼液在1610°C出爐，鋳型為樹脂砂造型，用此鋼液在1565°C澆注鑄件及試樣。所得試樣經調質處理后抗拉強度Rm=845MPa、屈服強度Rp0.2=690MPa、伸長率15.1%、斷面收縮率32%，表面硬度285HBW。 [0026]實施例2:
[0027]在500公斤中頻電爐內按配料成分加入廢鋼、生鐵及合金，熔煉后鋼液主要化學成分質量百分比含量為:C:0.36、Si:0.65、Mn:1.42、N1:0.70、Cr:0.61、Mo:0.28、Cu:0.25,S:0.021、P:0.022，其余為Fe。將廢鋼裝入電爐中進行熔煉，當80-90%的爐料熔化之后，扒除爐渣，熔化完后檢測化學成分，根據所需比例調節成分，先加入鑰鐵合金及電解鎳，待爐料溶清后，加入生鐵和鉻鐵合金，然后將溫度升到1550-1580°C后，加入錳鐵合金和硅鐵合金。鋼液在1615°C出爐，鑄型為熔模鑄造殼型，用此鋼液在1560-1540°C澆注鑄件及試樣。所得試樣經調質處理后抗拉強度Rm=832MPa、屈服強度Rp0.2=668MPa、伸長率14.5%、斷面收縮率35%，表面硬度267HBW。
[0028]實施例3:
[0029]在5噸中頻電爐內按配料成分加入廢鋼、生鐵及合金，熔煉后鋼液主要化學成分質量百分比含量為:c:0.35, Si:0.73,Mn:1.26, N1:0.66, Cr:0.68, Mo:0.32, Cu:0.23, S:
0.019,P:0.023、其余為Fe。將廢鋼裝入電爐中進行熔煉，當80-90%的爐料熔化之后，扒除爐渣，熔化完后檢測化學成分，根據所需比例調節成分，先加入鑰鐵合金及電解鎳，待爐料溶清后，加入生鐵和鉻鐵合金，然后將溫度升到1550-1580°C后，加入錳鐵合金和硅鐵合金。鋼液在1605°C出爐，鋳型為樹脂砂造型，用此鋼液在1550°C澆注鑄件及試樣。所得試樣經調質處理后抗拉強度Rm=855MPa、屈服強度Rp0.2=695MPa、伸長率14.8%、斷面收縮率36%，表面硬度290HBW。
【權利要求】
1.一種低合金高強度鑄鋼，其化學成分質量百分比含量為:C:0.30~0.38、Si:0.40 ~0.80、Mn:1.10 ~1.50、Cr:0.50 ~0.80、N1:0.50 ~0.80、Mo:0.15 ~0.40、P≤0.03、S≤0.03、Cu≤0.30，余量為鐵。
2.根據權利要求1所述的低合金高強度鑄鋼，其特征是，其化學成分質量百分比含量為:C:0.32 ~0.36,Si:0.54 ~0.73,Mn:1.26 ~1.42,Cr:0.50 ~0.80,Ni:0.54 ~0.70、Mo:0.25 ~0.35、P ≤ 0.03、S ≤ 0.03、Cu ≤ 0.30，余量為鐵。
3.根據權利要求2所述的低合金高強度鑄鋼，其特征是，其化學成分質量百分比含量為:C:0.35, Si:0.73,Mn:1.26,N1:0.66,Cr:0.68,Mo:0.32,Cu:0.23, S:0.019,P:0.021、其余為Fe。
4.權利要求1所述的低合金高強度鑄鋼的制備方法，其特征是，將廢鋼和生鐵、硅鐵、錳鐵、電解鎳、鉻鐵、鑰鐵按配料比例裝爐熔煉，熔煉后澆注冷卻成形為鑄件，然后調質處理既得。
5.根據權利要求4所述的低合金高強度鑄鋼的制備方法，其特征是，具體包括步驟如下: (1)將廢鋼裝入電爐中進行熔煉，當80-90%的爐料熔化之后，扒除爐渣，溶化完后檢測化學成分，根據所需比例調節成分，先加入鑰鐵合金及電解鎳，待爐料溶清后，加入生鐵和鉻鐵合金，然后將溫度升到1550-1580°C后，加入錳鐵合金和硅鐵合金； (2)將溫度升到1600-1640°C后出鋼，加入鋁或硅鋁鐵進行最終脫氧，加入集渣劑并進行除渣，在溫度達到1550-1590°C，將合金溶液澆注到事先制好的鑄型中，成形冷卻，獲得鑄件； (3)鑄件調質熱處理在熱處理爐或熱處理生產線上進行，采用水溶性淬火介質，淬火介質溫度<60°C，淬火溫度為860-890°C，淬火后I小時內進行回火，回火溫度為550_580°C。
【文檔編號】C22C38/44GK103589965SQ201310553411
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】劉長森, 代方正, 王正軍, 黃國濤 申請人:中國重汽集團濟南動力有限公司