[發明專利]低合金鑄鋼

有效

• 申請號: 200710021327.7
• 申請日: 2007-03-29
• 公開（公告）號: CN101074471A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 董雯;朱正鋒;張俊新
• 申請（專利權）人: 中國南車集團戚墅堰機車車輛工藝研究所
• 主分類號: C22C38/40
• 分類號: C22C38/40;C21D1/28;C21D11/00
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所
• 代理人: 曹祖良

技術領域

本發明涉及一種低合金鑄鋼，具體地說是一種能滿足美國鐵道協會(A.A.R)B+級鑄鋼要求的低合金鑄鋼。

背景技術

我國鐵道標準TB/T2942—1999《鐵路機車車輛用鑄鋼材料》等效采用了美國鐵道協會(A.A.R)發布的相關標準，即要求鐵路機車車輛用鑄鋼材料滿足一定的機械性能和化學成分要求，該標準將鐵路機車車輛用鑄鋼材料分為以下種類：A級、B級、C級和E級鑄鋼，如規定B級鋼的化學成分的最大限度為：碳0.32％、硅1.50％、錳0.90％(碳在最高含量之下，每降低0.01％，允許錳增加0.04％，最高錳含量允許達到1.20％)、磷0.040％、硫0.040％。

鐵道標準規定B級鋼的機械性能滿足以下要求：抗拉強度大于等于485MPa(70ksi)，屈服強度大于等于260MPa(38ksi)，延伸率大于等于24％，斷面收縮率大于等于36％，-7℃(20℉)的夏氏沖擊值大于等于20J(15ft-1bs)。

美國鐵道協會(A.A.R)在后來修訂的M201標準中提出了一種新的鑄鋼材料，即B⁺級鋼，其化學成分要求與B級鋼相同，但機械性能優于B級鋼，具體要求為：抗拉強度大于等于550MPa(80ksi)，屈服強度大于等于345MPa(50ksi)，延伸率大于等于24％，斷面收縮率大于等于36％，-7℃(20℉)的夏氏沖擊值大于等于20J(15ft-1bs)。鐵道標準和美國鐵道協會(A.A.R)標準僅規定了五個元素的最高含量要求，為了達到所需要的機械性能，可以加入其他合金元素，以增強鋼的綜合力學性能。例如巴克伊鑄鋼公司專利(CN99815700.7)就是根據美國A.A.R標準發明的一種鐵路組件所用的鑄鋼組合物。

發明內容

本發明的目的是提供一種低合金鑄鋼，該鑄鋼符合A.A.R.對B+級鋼化學成分和力學性能的規定，具有比B級鋼更好的綜合機械性能。該鑄鋼可以用于鐵路部件，也可用于其他工程領域。

按照本發明提供的技術方案，該低合金鑄鋼具有如下的化學成分：碳0.22～0.30％、硅0.25～0.55％、錳0.75～1.05％、磷小于等于0.035％、硫小于等于0.035％，鉻0.25～0.60％，鎳0.20～0.50％，殘余元素含量小于等于0.30％，余量為鐵；單位為重量百分數。

這種低合金鑄鋼可用于鑄造鐵路部件，所述鐵路部件主要是轉向架搖枕、側架等。

這種低合金鑄鋼的熱處理方法包括，升溫至850～950℃后保溫2～5小時，然后自然冷卻至常溫；經正火處理后的力學性能為：抗拉強度大于等于550MPa，屈服強度大于等于345MPa，延伸率大于等于24％，斷面收縮率大于等于36％，-7℃的夏氏沖擊值大于等于20J。

當所用的熱處理設備具有調節升溫速度的功能時，升溫速度為120～200℃/小時；當所用的熱處理設備沒有調節升溫速度的功能且升溫速度較快時，可在升溫至680～720℃后保溫1～2小時，然后再升溫至850～950℃。

本發明僅增添了合金元素鉻和鎳，即符合A.A.R.對B+級鋼化學成分的規定，并能滿足A.A.R.對B+級鋼力學性能的要求，而且具有比B級鋼更好的綜合機械性能。與巴克伊鑄鋼公司專利(CN99815700.7)相比，巴克伊鑄鋼公司專利所需加入的合金元素比較多，如Ni、Cr、Mo、V等。這就帶來了工業生產成分控制難、冶煉工藝復雜及生產成本高等缺點，同時該專利對雜質元素P、S的控制很嚴，要求控制P含量小于等于0.02％，S含量小于等于0.015％，這給工業冶煉控制帶來很大難度。而本發明只需添加兩種合金元素鉻和鎳，就能滿足A.A.R.對B+級鋼力學性能的要求，由于添加合金的數量和種類都較少，因此成本低、冶煉工藝操作簡便，而且可焊性好；同時本發明對雜質元素P、S的控制要求比巴克伊鑄鋼公司專利要寬松，這給材料的冶煉帶來了極大的方便，有利于工業化實施和推廣。因此，本發明相對于巴克伊鑄鋼公司專利(CN99815700.7)，具有成分容易控制、合金增添少、生產成本低、冶煉工藝簡單、可焊性好、鑄造工藝性能優良，從而更有利于工業化應用等優點。

附圖說明

圖1為正火溫度對本發明抗拉和屈服強度的影響。

圖2為正火溫度對本發明塑性和沖擊韌性的影響。

圖3為本發明的材料經正火處理后的金相組織放大100倍時的圖片。

圖4為本發明的材料經正火處理后的金相組織放大500倍時的圖片。

具體實施方式