CN111334710A - 一种c级钢及其热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢生产工艺领域，公开了一种C级钢，按重量分数计包括以下组分：0.24～0.32份的C，0.3～0.5的Si，0.8～1份的Mn，0～0.03份的P，0～0.03份的S，0～0.2份的Cu，0.4～0.6份的Cr，0.1～0.2份的Mo。本发明通过对化学成分的严格控制，以保证在合理的热处理工艺下得到稳定的产品机械性能。

Description

一种C级钢及其热处理方法
技术领域
本发明涉及钢生产工艺领域，特别涉及一种C级钢及其热处理方法。
背景技术
C级钢，一般特指机械性能和化学成分均达到美国铁路协会(A.A.R.)AAR-M-201和AAR-M-211C级钢标准的钢材。从1962年开始，美国经AAR批准的货运列车，所有车钩均采用C级钢。满足铁路高速重载运输的需求，C级钢正逐步取代传统使用的普通碳素铸钢，成我国铁路货车车钩的主导材料。C级钢在使用过程中对其抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率、硬度、低温冲击值要求极其严格，但现有C级钢在制作的过程中由于化学成分的原因，在热处理方式下得到的产品的机械性能不稳定，因而影响了C级钢的使用寿命。
发明内容
基于以上问题，本发明提供了一种C级钢及其热处理方法，本发明通过对化学成分的严格控制，以保证在合理的热处理工艺下得到稳定的产品机械性能。
解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种C级钢，按重量分数计包括以下组分：0.24～0.32份的C，0.3～0.5的Si，0.8～1份的Mn，0～0.03份的P，0～0.03份的S，0～0.2份的Cu，0.4～0.6份的Cr，0.1～0.2份的Mo。
作一种优选的方式，按重量分数计包括以下组分：0.26份的C，0.39份的Si，0.87份的Mn，0.016份的P，0.016份的S，0.049份的Cu，0.48份的Cr，0.14份的Mo。
作一种优选的方式，按重量分数计包括以下组分：0.27份的C，0.4份的Si，0.86份的Mn，0.018份的P，0.017份的S，0.044份的Cu，0.46份的Cr，0.15份的Mo。
作一种优选的方式，按重量分数计包括以下组分：0.28份的C，0.37份的Si，0.84份的Mn，0.017份的P，0.018份的S，0.053份的Cu，0.48份的Cr，0.15份的Mo。
上述C级钢的热处理方法包括以下步骤：
a将C级钢随炉以每小时≤150℃的速度升温至870～900℃，
Figure BDA0002408906440000011
Figure BDA0002408906440000012
雾冷。
b将冷却至300℃以下的C级钢加热至630～660℃，保温时间≥3小时，空冷。
作一种优选方式，步骤a、b中300℃以上升温速度≤150℃/h，且300℃以内不限制升温速度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明中0.26份的C、0.39份的Si、0.87份的Mn、0.016份的P、0.016份的S、0.049份的Cu、0.48份的Cr、0.14份的Mo制成的C级钢通过热处理工艺能得到稳定的产品机械性能，使其抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率、硬度、低温冲击值都处于稳定的状态。
(2)本发明中0.27份的C、0.4份的Si、0.86份的Mn、0.018份的P、0.017份的S、0.044份的Cu、0.46份的Cr、0.15份的Mo制成的C级钢通过热处理工艺能得到稳定的产品机械性能，使其抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率、硬度、低温冲击值都处于稳定的状态。
(3)本发明中0.28份的C、0.37份的Si、0.84份的Mn、0.017份的P、0.018份的S、0.053份的Cu、0.48份的Cr、0.15份的Mo制成的C级钢通过热处理工艺能得到稳定的产品机械性能，使其抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率、硬度、低温冲击值都处于稳定的状态。
附图说明
图1是热处理工艺示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例1：
参见图1，按重量分数计包括以下组分：0.26份的C，0.39份的Si，0.87份的Mn，0.016份的P，0.016份的S，0.049份的Cu，0.48份的Cr，0.14份的Mo。
上述C级钢的热处理方法包括以下步骤：
a将C级钢随炉以每小时≤150℃的速度升温至870～900℃，
Figure BDA0002408906440000021
Figure BDA0002408906440000022
雾冷。
b将冷却至300℃以下的C级钢加热至630～660℃，保温时间≥3小时，空冷。
作一种优选方式，步骤a、b中300℃以上升温速度≤150℃/h，且300℃以内不限制升温速度。
具体的，铸件最大壁厚90mm。
在本实施例中，由0.26份的C、0.39份的Si、0.87份的Mn、0.016份的P、0.016份的S、0.049份的Cu、0.48份的Cr、0.14份的Mo制成的C级钢在热处理工艺中需要随炉以每小时130℃的速度升温至880℃，保温时间3.6小时，雾冷，然后将冷却至300℃以下的C级钢加热至640℃，保温4小时，然后空冷。经过热处理的C级钢，其机械性能测试结果如表1，且标准Q/CSR015-2006要求C级钢机械性能的标准值如表1-1。
Figure BDA0002408906440000031
表1
Figure BDA0002408906440000032
表1-1
其中，表1中的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率、低温冲击值的性能都高于表1-1中对C级钢机械性能的标准，因此0.26份的C、0.39份的Si、0.87份的Mn、0.016份的P、0.016份的S、0.049份的Cu、0.48份的Cr、0.14份的Mo制成的C级钢通过热处理工艺不仅提高了C级钢的机械性能，还能使其机械性能具有稳定性，因而保证了C级钢的使用寿命。
实施例2：
参见图1，按重量分数计包括以下组分：0.27份的C，0.4份的Si，0.86份的Mn，0.018份的P，0.017份的S，0.044份的Cu，0.46份的Cr，0.15份的Mo。
上述C级钢的热处理方法包括以下步骤：
a将C级钢随炉以每小时≤150℃的速度升温至870～900℃，
Figure BDA0002408906440000033
Figure BDA0002408906440000034
雾冷。
b将冷却至300℃以下的C级钢加热至630～660℃，保温时间≥3小时，空冷。
作一种优选方式，步骤a、b中300℃以上升温速度≤150℃/h，且300℃以内不限制升温速度。
具体的，铸件最大壁厚90mm。
在本实施例中，由0.27份的C，0.4份的Si，0.86份的Mn，0.018份的P，0.017份的S，0.044份的Cu，0.46份的Cr，0.15份的Mo制成的C级钢在热处理工艺中需要随炉以每小时140℃的速度升温至885℃，保温时间5小时，雾冷，然后将冷却至300℃以下的C级钢加热至650℃，保温5小时，然后空冷。经过热处理的C级钢，其机械性能测试结果如表2，且标准Q/CSR015-2006要求C级钢机械性能的标准值如表2-1。
Figure BDA0002408906440000035
Figure BDA0002408906440000041
表2
Figure BDA0002408906440000042
表2-1
其中，表1中的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率、低温冲击值的性能都高于表2-1中对C级钢机械性能的标准，因此0.27份的C、0.4份的Si、0.86份的Mn、0.018份的P、0.017份的S、0.044份的Cu、0.46份的Cr、0.15份的Mo制成的C级钢通过热处理工艺不仅提高了C级钢的机械性能，还能使其机械性能具有稳定性，因而保证了C级钢的使用寿命。
实施例3：
参见图1，按重量分数计包括以下组分：0.28份的C，0.37份的Si，0.84份的Mn，0.017份的P，0.018份的S，0.053份的Cu，0.48份的Cr，0.15份的Mo。
上述C级钢的热处理方法包括以下步骤：
a将C级钢随炉以每小时≤150℃的速度升温至870～900℃，
Figure BDA0002408906440000043
Figure BDA0002408906440000044
雾冷。
b将冷却至300℃以下的C级钢加热至630～660℃，保温时间≥3小时，空冷。
作一种优选方式，步骤a、b中300℃以上升温速度≤150℃/h，且300℃以内不限制升温速度。
具体的，铸件最大壁厚90mm。
在本实施例中，由0.28份的C、0.37份的Si、0.84份的Mn、0.017份的P、0.018份的S、0.053份的Cu、0.48份的Cr、0.15份的Mo制成的C级钢在热处理工艺中需要随炉以每小时150℃的速度升温至895℃，保温时间6小时，雾冷，然后将冷却至300℃以下的C级钢加热至660℃，保温5小时，然后空冷。经过热处理的C级钢，其机械性能测试结果如表3，且标准Q/CSR015-2006要求C级钢机械性能的标准值如表3-1。
Figure BDA0002408906440000045
Figure BDA0002408906440000051
表3
Figure BDA0002408906440000052
表3-1
其中，表1中的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率、低温冲击值的性能都高于表3-1中对C级钢机械性能的标准，因此由0.28份的C、0.37份的Si、0.84份的Mn、0.017份的P、0.018份的S、0.053份的Cu、0.48份的Cr、0.15份的Mo制成的C级钢通过热处理工艺不仅提高了C级钢的机械性能，还能使其机械性能具有稳定性，因而保证了C级钢的使用寿命。
如上即本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是了清楚表述本发明的验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种C级钢，其特征在于，按重量分数计包括以下组分：0.24～0.32份的C，0.3～0.5的Si，0.8～1份的Mn，0～0.03份的P，0～0.03份的S，0～0.2份的Cu，0.4～0.6份的Cr，0.1～0.2份的Mo。
2.根据权利要求1的一种C级钢，其特征在于，按重量分数计包括以下组分：0.26份的C，0.39份的Si，0.87份的Mn，0.016份的P，0.016份的S，0.049份的Cu，0.48份的Cr，0.14份的Mo。
3.根据权利要求1的一种C级钢，其特征在于，按重量分数计包括以下组分：0.27份的C，0.4份的Si，0.86份的Mn，0.018份的P，0.017份的S，0.044份的Cu，0.46份的Cr.0.15份的Mo。
4.根据权利要求1的一种C级钢，其特征在于，按重量分数计包括以下组分：0.28份的C，0.37份的Si，0.84份的Mn，0.017份的P，0.018份的S，0.053份的Cu，0.48份的Cr.0.15份的Mo。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种C级钢的热处理方法，其特征在于，所述步骤如下：
a将C级钢随炉以每小时≤150℃的速度升温至870～900℃，
Figure FDA0002408906430000011
Figure FDA0002408906430000012
雾冷。
b将冷却至300℃以下的C级钢加热至630～660℃，保温时间≥3小时，空冷。
6.根据权利要求5所述的一种C级钢的热处理方法，其特征在于，所述步骤a、b中300℃以上升温速度≤150℃/h，且300℃以内不限制升温速度。
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