CN103589965B

CN103589965B - 一种低合金高强度铸钢及其制备方法

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Publication number: CN103589965B
Application number: CN201310553411.9A
Authority: CN
Inventors: 刘长森; 代方正; 王正军; 黄国涛
Original assignee: China National Heavy Duty Truck Group Jinan Power Co Ltd
Current assignee: China National Heavy Duty Truck Group Jinan Power Co Ltd
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2033-11-08
Also published as: CN103589965A

Abstract

本发明涉及一种低合金高强度铸钢及其制备方法，其化学成分质量百分比含量(wt%)为：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，余量为铁。将废钢和生铁、硅铁、锰铁、电解镍、铬铁、钼铁按配料比例装炉熔炼，熔炼后浇注冷却成形为铸件，然后调质既得。本发明通过增加适量合金及调质处理，提高了铸件性能，而且节约了成本。

Description

一种低合金高强度铸钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及铸钢材料技术领域，特别涉及一种低合金、高强度铸钢及其制备方法。

背景技术

近年来随着机械行业的发展，对铸钢件的力学性能要求越来越高，特别是使用环境恶劣的工程用车，其铸钢件要求具有较高强度和较好的韧性，以实现高可靠性和轻量化的目的。但在目前条件下，能达到上述性能要求的铸钢材料较少，且价格较昂贵。

中国专利CN102965588A公开了一种低合金、高强度铸钢及其冶炼、热处理方法，所述铸钢的化学成分及其质量百分比含量为：C：0.17～0.22、Si：0.20～0.60、Mn：0.80～1.20、P≤0.020、S≤0.015、Cr：0.45～1.05、Ni：0.4～0.9、Mo：0.4～0.95、Cu≤0.30，余量为Fe和不可避免的杂质。中国专利CN102296246A公开了一种高强度铸钢及其制备方法和焊接工艺，所述超高强度铸钢的化学成分及其质量百分比含量为：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、Ni：1.2～1.5、Ti：0.02～0.04、Re残留0.01～0.02、Al残留0.03～0.05、S≤0.03、P≤0.03、余量为Fe。中国专利CN102212755A公开了一种适用于重型载货汽车桥壳的低合金铸钢，所述低合金铸钢中各化学成分及其质量百分比含量为：C：0.23～0.33、Si：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、残余元素质量百分比含量≤0.20，其余为Fe。中国专利CN101748338A公开了一种铁路车辆的车钩用高强度铸钢及其制造方法，所述高强度铸钢中的化学成分及其质量百分比含量为：C：0.22～0.28、Si：0.20～0.40、Mn：1.20～1.50、Cr：0.40～0.60、Ni：0.90～1.10、Mo：0.20～0.30、Al：0.030～0.080、Cu≤0.30、P≤0.030、S≤0.030，余量为Fe及不可避免的夹杂。以上几个专利的C质量百分比含量偏低，不利于充分发挥调质的作用，调质后综合力学性能偏低，达不到重型工程车部分铸件的使用要求。

中国专利CN103014528A公布了一种高强度铸钢，所述铸钢的化学成分及其质量百分比含量为：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，其余为铁组成。中国专利CN102345072A公开了采煤机摇臂用高强度铸钢及其热处理工艺，化学成分及其质量百分比含量为：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，其余为铁组成。以上两个专利的合金元素加入量高，材料成本高。

发明内容

本发明的目的是克服以上不足，而提供一种低合金高强度铸钢及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种低合金高强度铸钢，其化学成分质量百分比含量为：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，余量为铁。

所述的低合金高强度铸钢，其化学成分质量百分比含量优选为：

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，余量为铁。

所述的低合金高强度铸钢，其化学成分质量百分比含量进一步优选为：C：0.35、Si：0.73、Mn：1.26、Ni：0.66、Cr：0.68、Mo：0.32、Cu：0.23、S：0.019、P：0.021、其余为Fe。

上述低合金高强度铸钢的制备方法，将废钢、生铁、电解镍、铬铁、钼铁、硅铁、锰铁按配料比例装炉熔炼，熔炼后浇注冷却成形为铸件，然后调质处理既得。

上述低合金高强度铸钢的制备方法具体包括步骤如下：

（1）将废钢装入电炉中进行熔炼，当80-90%的炉料熔化之后，扒除炉渣，熔化完后检测化学成分，根据所需比例调节成分，先加入钼铁合金及电解镍，待炉料溶清后，加入生铁和铬铁合金，然后将温度升到1550-1580℃后，加入锰铁合金和硅铁合金。

（2）将温度升到1600-1640℃后出钢，加入铝或硅铝铁进行最终脱氧，加入集渣剂并进行除渣,在温度达到1550-1590℃，将合金溶液浇注到事先制好的铸型中，成形冷却，获得铸件。

（3）铸件调质热处理在热处理炉或热处理生产线上进行，采用水溶性淬火介质，淬火介质温度<60℃，淬火温度为860-890℃，淬火后1小时内进行回火，回火温度为550-580℃。

本发明的铸钢材料通过配料，电弧炉或中频炉熔炼，由砂型铸造或熔模铸造制得铸型，浇注成形，热处理后获得铸件。

本发明的有益效果：

1、该种铸钢材料通过加入一定合金元素的化学成分组成，经调质处理，能够稳定生产出抗拉强度Rm≥820MPa、屈服强度R_p0.2≥650MPa、断后伸长率≥14％、断面收缩率≥30％、表面硬度HBW240-300的铸钢铸件，和普通铸钢相比，成本增加不多的条件下，即可获得具有较高强度的铸钢铸件；

2、通过增加适量合金及调质处理，提高了铸件性能，使金属材料的效能得以更好的发挥；满足了重型工程车支架类铸件的使用要求。

本方案和国标材料ZG270-500及相近铸钢专利材料力学性能及原材料成本对比见下表1，原材料成本均按目前原材料市场价计算。

表1：ZG270-500和低合金高强度铸钢力学性能及原材料成本对比

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施实例来进一步说明。

实施例1：

在3吨电弧炉内按配料成分加入废钢、生铁及合金，熔炼后钢液主要化学成分质量百分比含量为：C：0.32、Si：0.54、Mn：1.34、Ni：0.54、Cr：0.68、Mo：0.31、Cu：0.21、S：0.025、P：0.020，其余为Fe。将废钢装入电炉中进行熔炼，当80-90%的炉料熔化之后，扒除炉渣，熔化完后检测化学成分，根据所需比例调节成分，先加入钼铁合金及电解镍，待炉料溶清后，加入生铁和铬铁合金，然后将温度升到1550-1580℃后，加入锰铁合金和硅铁合金。钢液在1610℃出炉，铸型为树脂砂造型，用此钢液在1565℃浇注铸件及试样。所得试样经调质处理后抗拉强度Rm=845MPa、屈服强度Rp0.2=690MPa、伸长率15.1%、断面收缩率32%，表面硬度285HBW。

实施例2：

在500公斤中频电炉内按配料成分加入废钢、生铁及合金，熔炼后钢液主要化学成分质量百分比含量为：C：0.36、Si：0.65、Mn：1.42、Ni：0.70、Cr：0.61、Mo：0.28、Cu：0.25、S：0.021、P：0.022，其余为Fe。将废钢装入电炉中进行熔炼，当80-90%的炉料熔化之后，扒除炉渣，熔化完后检测化学成分，根据所需比例调节成分，先加入钼铁合金及电解镍，待炉料溶清后，加入生铁和铬铁合金，然后将温度升到1550-1580℃后，加入锰铁合金和硅铁合金。钢液在1615℃出炉，铸型为熔模铸造壳型，用此钢液在1560-1540℃浇注铸件及试样。所得试样经调质处理后抗拉强度Rm=832MPa、屈服强度Rp0.2=668MPa、伸长率14.5%、断面收缩率35%，表面硬度267HBW。

实施例3：

在5吨中频电炉内按配料成分加入废钢、生铁及合金，熔炼后钢液主要化学成分质量百分比含量为：C：0.35、Si：0.73、Mn：1.26、Ni：0.66、Cr：0.68、Mo：0.32、Cu：0.23、S：0.019、P：0.023、其余为Fe。将废钢装入电炉中进行熔炼，当80-90%的炉料熔化之后，扒除炉渣，熔化完后检测化学成分，根据所需比例调节成分，先加入钼铁合金及电解镍，待炉料溶清后，加入生铁和铬铁合金，然后将温度升到1550-1580℃后，加入锰铁合金和硅铁合金。钢液在1605℃出炉，铸型为树脂砂造型，用此钢液在1550℃浇注铸件及试样。所得试样经调质处理后抗拉强度Rm=855MPa、屈服强度Rp0.2=695MPa、伸长率14.8%、断面收缩率36%，表面硬度290HBW。

Claims

1.一种低合金高强度铸钢的制备方法，其特征是，其化学成分质量百分比含量为：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，余量为铁；具体包括步骤如下：

（1）将废钢装入电炉中进行熔炼，当80-90%的炉料熔化之后，扒除炉渣，溶化完后检测化学成分，根据所需比例调节成分，先加入钼铁合金及电解镍，待炉料溶清后，加入生铁和铬铁合金，然后将温度升到1550-1580℃后，加入锰铁合金和硅铁合金；

（2）将温度升到1600-1640℃后出钢，加入铝或硅铝铁进行最终脱氧，加入集渣剂并进行除渣,在温度达到1550-1590℃，将合金溶液浇注到事先制好的铸型中，成形冷却，获得铸件；

2.根据权利要求1所述的低合金高强度铸钢的制备方法，其特征是，其化学成分质量百分比含量为：C：0.35、Si：0.73、Mn：1.26、Ni：0.66、Cr：0.68、Mo：0.32、Cu：0.23、S：0.019、P：0.021、其余为Fe。