[發(fā)明專利]一種低碳當(dāng)量高強(qiáng)韌性鑄鋼

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310381178.0
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN103436807A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于建才;鄧學(xué)林;喻尚鐘;謝國峰;周悠;王小虎
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢武船金屬制造有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C22C38/48
• 分類號(hào): C22C38/48
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 劉杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低合金鋼材料鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低碳當(dāng)量高強(qiáng)韌性鑄鋼。

背景技術(shù)

由于礦山車使用環(huán)境惡劣，工作路況差，環(huán)境溫度低，工作時(shí)間長，工作時(shí)受到較大沖擊負(fù)荷，因而其關(guān)鍵零部件----支撐軸等鑄件要求具有較高的屈服強(qiáng)度（不小于585Mpa）和抗拉強(qiáng)度（不小于725Mpa），良好的塑性（延伸率不低于20%）和韌性（-40℃沖擊不小于27J），且具有良好的焊接性（碳當(dāng)量Cev≤0.60％）。

美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM?A487《Standard?Specification?for?Steel?Castings?Suitable?for?Pressure?Service》中4B其化學(xué)成分及機(jī)械性能如下表：

當(dāng)ASTMA4874B材料滿足強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)，Ce就大于0.60％，此時(shí)材料焊接性能不佳，塑性不夠好，低溫沖擊也不夠理想，不能滿足礦山車用鑄件使用要求；而當(dāng)對該材料限制碳當(dāng)量Ce≤0.60％，雖然焊接性能明顯改善，但其強(qiáng)度指標(biāo)又達(dá)不到要求，故也不能滿足使用要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有鑄鋼材料焊接性能與強(qiáng)度指標(biāo)不能兼顧的缺陷，提供一種焊接性能與強(qiáng)度指標(biāo)均能滿足礦山車使用的一種低碳當(dāng)量高強(qiáng)韌性鑄鋼及其制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種低碳當(dāng)量高強(qiáng)韌性鑄鋼，其化學(xué)成分重量百分比為：C0.14-0.18%，Si0.30-0.60%，Mn1.00-1.20%，Cr0.40-0.60%，Ni0.70-0.80%，Mo0.20-0.30%，P≤0.025%，S≤0.020%，V0.02-0.03%，Nb0.03-0.05%，Cu≤0.020%,余量為Fe。

為制備上述低碳當(dāng)量高強(qiáng)度韌性鑄鋼，采用電弧爐和AOD爐二次冶煉后采用高溫?zé)崽幚恚娀t冶煉包括：

熔化：將鉻含量不大于0.30%、銅含量不大于0.20%、配碳量大于0.50%的廢鋼料加入電弧爐里熔化成鋼液后，檢測鋼液樣品中的鎳、鉬含量，并加入根據(jù)重量配比計(jì)算的鎳、鉬合金；

氧化：進(jìn)行吹氧脫碳，脫碳過程需不斷放出爐渣并造新渣，取樣檢測C、P，當(dāng)氧化P含量小于0.010%，C含量0.25-0.30%，停止吹氧；

預(yù)還原：當(dāng)鋼液溫度達(dá)到1580℃以上時(shí)，快速扒除爐內(nèi)氧化渣，加入0.20-0.30%硅鐵還原并造稀薄渣，當(dāng)溫度達(dá)到1650℃以上，扒除干凈爐渣。

用搖包將鋼液從電弧爐轉(zhuǎn)入所述AOD爐冶煉，所述AOD爐冶煉包括：

脫碳：采用惰性氣體吹煉脫碳，取樣檢測C，當(dāng)C含量0.12-0.14%時(shí)停止脫碳；

還原：依次按重量配比計(jì)算量加入錳，硅、鉻、鈮、釩合金，攪拌均勻，在AOD爐鋼水出爐前，根據(jù)鋼液檢測結(jié)果，調(diào)整鋼液化學(xué)成分，測量鋼液溫度，當(dāng)鋼液溫度在1600-1630℃出鋼；然后鋼水出爐，在底注鋼包內(nèi)再次靜置，最后澆注形成鑄件；

熱處理包括依次采用高溫正火、淬火、回火工藝過程對鑄件進(jìn)行熱處理，其中：

高溫正火處理的過程是在940-960℃下保溫5-6小時(shí)后在空氣中冷卻；

淬火處理的過程是在920-940℃下保溫5-6小時(shí)后水冷；

回火處理的過程是在630-650℃下保溫6-7小時(shí)后在空氣中冷卻。

本發(fā)明有益效果為將微合金化技術(shù)引入低碳鑄鋼生產(chǎn)，在保持焊接性能良好的情況下，大幅提高材料強(qiáng)度和低溫韌性，完全滿足礦山車關(guān)鍵零部件支撐軸的需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1熱處理后的金相組織圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2熱處理后的金相組織圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3熱處理后的金相組織圖。

具體實(shí)施方式

為達(dá)到低碳當(dāng)量高強(qiáng)度韌性鑄鋼的機(jī)械性能要求和滿足碳當(dāng)量的要求，制備該鋼種合金成分控制是關(guān)鍵，在冶煉中，需要做到如下：

1)為取得良好的焊接性，控制碳當(dāng)量Cev以及取得良好的綜合力學(xué)性能，要嚴(yán)格控制含碳量。鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)碳含量0.23%超過時(shí)，鋼的焊接性能變壞。用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過0.20%，而含碳量小于0.1%的低合金鋼韌性較高但強(qiáng)度不高，故設(shè)計(jì)C為0.14-0.18%。

2)添加抑制滲碳體析出元素Si，改善鋼的韌性并增強(qiáng)淬透性。同時(shí)Si也是能提高強(qiáng)度的元素，并對鋼液脫氧有利，設(shè)計(jì)Si為0.3-0.6%。