CN101886223B - 一种高强高韧低合金锰系铸钢的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强高韧低合金锰系铸钢的制备方法，属于低合金铸钢领域。以Mn作为主要合金元素，添加少量的Al、Ti、V、B和稀土元素Ce等合金元素，采用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或者精密铸造等工艺铸造成型后，通过水淬和中高温回火热处理，得到回火马氏体组织。本发明的低合金锰系铸钢具有高的淬透性，水淬后中高温回火后得到的回火马氏体组织具有高的强度，高的塑性和常温、低温冲击韧性。本钢种合金化元素少，不含Cr，Ni，Mo等贵重合金元素，热处理工艺简单，成本低，性能优良。可用于制造对冲击韧性要求高的高强度铸钢结构件。

Description

一种高强高韧低合金锰系铸钢的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强高韧低合金锰系铸钢的制备方法，属于低合金铸钢领域。
背景技术
低合金铸钢结构件一般采用Cr、Ni、Mo等贵重元素作为主要合金化元素，铸造成型后进行淬火高温回火调质处理，得到回火索氏体组织，具有良好的强韧性。Cr、Ni和Mo的合金化提高铸钢的淬透性。其中，Ni不仅提高钢的淬透性而且对韧性有利。特别是要求高强度高韧性的低合金铸钢不得不加入大量的Ni。因此，低合金CrNiMo铸钢合金元素多，资源消耗大，成本高。
发明内容
本发明的目的是提出一种高强高韧低合金锰系铸钢的制备方法，克服已有的低合金CrNiMo铸钢合金元素多、资源消耗大等不足之处，节约资源，降低产品成本，适应国家的资源节约型发展战略。
本发明提出的高强高韧低合金锰系铸钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，使铸钢中各成分的重量百分比为：
C：0.12～0.32wt.％；
Mn：1.90～3.50wt.％；
Si：0.10～0.50wt.％；
P：0.01～0.03wt.％；
S：0.01～0.03wt.％；
Al：0.01～0.05wt.％；
Ti  0.01～0.05wt.％；
V  0～0.05wt.％；
B：0～0.008wt％；
Re：0.05～0.25wt.％；
余为Fe；
(2)将上述铸钢加热到850℃～900℃奥氏体化，保温2～5小时后炉冷到室温进行退火处理；
(3)将上述铸钢加热到850℃～900℃奥氏体化，保温1～2小时后，水淬至80℃～150℃；
(4)将上述铸钢加热至430℃～500℃，保温1～3小时进行回火处理。
本发明提出的高强高韧低合金锰系铸钢的制备方法，以Mn作为主要合金元素，添加少量的Al、Ti、V、B和稀土元素Ce等合金元素，采用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或者精密铸造等工艺铸造成型后，通过水淬和中高温回火热处理，得到回火马氏体组织。Mn和B的合金化提高铸钢淬透性，Al、Ti、V合金化细化晶粒，添加稀土元素进行净化和细化处理，从而获得良好的强韧性配合。本发明的高强高韧低合金锰系铸钢，具有高的淬透性，水淬后中高温回火得到的回火马氏体组织具有高的强度，高的塑性和常温、低温冲击韧性。力学性能可达：抗拉强度800～1100MPa，屈服强度600～900MPa，断后延伸率10～18％，断面收缩率40～60％，V型缺口室温冲击功50～120J，V型缺口-40℃冲击功30～90J。本钢种合金化元素少，不含Cr，Ni，Mo等贵重合金元素，热处理工艺简单，成本低，性能优良。可用于制造对冲击韧性要求高的高强度铸钢结构件。
具体实施方式
本发明提出的高强高韧低合金锰系铸钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，使铸钢中各成分的重量百分比为：
C：0.12～0.32wt.％；
Mn：1.90～3.50wt.％；
Si：0.10～0.50wt.％；
P：0.01～0.03wt.％；
S：0.01～0.03wt.％；
Al：0.01～0.05wt.％；
Ti  0.01～0.05wt.％；
V   0～0.05wt.％；
B：0～0.008wt％；
Re：0.05～0.25wt.％；
余为Fe；
(2)将上述铸钢加热到850℃～900℃奥氏体化，保温2～5小时后炉冷到室温进行退火处理；
(3)将上述铸钢加热到850℃～900℃奥氏体化，保温1～2小时后，水淬至80℃～150℃；
(4)将上述铸钢加热至430℃～500℃，保温1～3小时进行回火处理。
本发明提出的高强高韧低合金锰系铸钢的制备方法的实施例见下表：
Figure BSA00000193416900031
上述实施例的制备方法如下：
实施例1
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到900℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到900℃奥氏体化，保温1小时后水冷到110℃。
(4)将上述铸钢加热至450℃，保温2小时进行回火处理。
实施例2
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到900℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到900℃奥氏体化，保温1小时后水冷到120℃。
(4)将上述铸钢加热至450℃，保温2小时进行回火处理。
实施例3
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到900℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到900℃奥氏体化，保温1小时后水冷到110℃。
(4)将上述铸钢加热至450℃，保温2小时进行回火处理。
实施例4
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到900℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到900℃奥氏体化，保温1小时后水冷到120℃。
(4)将上述铸钢加热至450℃，保温2小时进行回火处理。
实施例5
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到880℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到880℃奥氏体化，保温1小时后水冷到110℃。
(4)将上述铸钢加热至450℃，保温2小时进行回火处理。
实施例6
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到880℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到880℃奥氏体化，保温1小时后水冷到120℃。
(4)将上述铸钢加热至450℃，保温2小时进行回火处理。
实施例7
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到880℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到880℃奥氏体化，保温1小时后水淬到110℃。
(4)将上述铸钢加热至450℃，保温2小时进行回火处理。
实施例8
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到880℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到880℃奥氏体化，保温1小时后水淬到110℃。
(4)将上述铸钢加热至450℃，保温2小时进行回火处理。
实施例9
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到880℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到880℃奥氏体化，保温1小时后水淬到110℃。
(4)将上述铸钢加热至450℃，保温2小时进行回火处理。

Claims (1)

1.一种高强高韧低合金锰系铸钢的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，使铸钢中各成分的重量百分比为：
C： 0.12～0.32wt.％；
Mn：1.90～3.50wt.％；
Si：0.10～0.50wt.％；
P： 0.01～0.03wt.％；
S： 0.01～0.03wt.％；
Al：0.01～0.05wt.％；
Ti  0.01～0.05wt.％；
V   0～0.05wt.％；
B： 0～0.008wt％；
Ce：0.05～0.25wt.％；
余为Fe；
(2)将上述铸钢加热到850℃～900℃奥氏体化，保温2～5小时后炉冷到室温进行退火处理；
(3)将上述铸钢加热到850℃～900℃奥氏体化，保温1～2小时后，水淬至80℃～150℃；
(4)将上述铸钢加热至430℃～500℃，保温1～3小时进行回火处理。
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