CN1330788C - 一种微合金铸钢的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了具有调质机械结构钢的机械性能的微合金铸钢的生产工艺。其中微合金铸钢含有基本元素铁和合金元素C、Ti、V、Mn、Cr、Si，且微合金铸钢含有：C为0.1-0.5%、Ti为0.05-0.2%、V为0.05-0.2%、Mn为1-2.5%、Cr为0.5-1.5%、Si为0.5-2.0%；所述微合金铸钢的生产工艺如下：熔炼：加入C、Ti、V、Mn、Cr、Si，控制C、Ti、V、Mn、Cr、Si的含量；浇铸：控制凝固速度及凝固后的冷速，即从1600℃-1200℃的时间为8-10分钟，使合金碳氮化物、硫化物析出细化奥氏体晶粒；清理；控制正火：正火温度为900-950℃，常规保温，控制冷却速度为1-3℃/秒；喷丸；在所述微合金铸钢的生产工艺中取消了淬火和回火工序。
Description
技术领域
本发明涉及一种微合金铸钢的生产工艺。
背景技术
目前在铸钢领域，通过添加Cr、Ni、Mo等稀缺元素，使合金元素总含量达到中合金钢(5-10％)水平，铸钢铸态晶粒度1-5级，采用淬火、回火热处理工艺达到要求硬度及其机械性能。上述，由于使用的稀缺元素含量大，铸钢的成本高。在实际操作中，工艺过程复杂，淬火开裂现象难以避免。
发明内容
为了解决现有的合金铸钢使用稀缺元素含量大、铸钢的成本高、淬火过程中易开裂的问题，本发明提出一种微合金铸钢的生产工艺。
技术方案：钢铁金属的最佳固溶强化合金元素是碳，采用稀缺合金元素替代碳来达到合金固溶强化目的是一种浪费。一些合金元素在浓度非常低的情况下(0.1％以下)，对钢的性能产生非常显著的影响，称这些合金元素为微合金元素。本发明的原理是采用微合金元素在很低含量下，与C、N、S、Mn、Cr的交互作用，通过合金碳、氮化物的析出强化，细化晶粒，提高奥氏体稳定性，使金属强度得到显著提高。通过控制正火工艺，获得贝氏体、马氏体组织，从而使铸钢具有调质机械结构钢的机械性能。
本发明提出的一种微合金铸钢的生产工艺，其中微合金铸钢含有基本元素铁和合金元素C、Ti、V、Mn、Cr、Si，且微合金铸钢含有：C为0.1-0.5％、Ti为0.05-0.2％、V为0.05-0.2％、Mn为1-2.5％、Cr为0.5-1.5％、Si为0.5-2.0％；所述微合金铸钢的生产工艺如下：熔炼：加入C、Ti、V、Mn、Cr、Si，控制C、Ti、V、Mn、Cr、Si的含量；浇铸：控制凝固速度及凝固后的冷速，即从1600℃-1200℃的时间为8-10分钟，使合金碳氮化物、硫化物析出细化奥氏体晶粒；清理；控制正火：正火温度为900-950℃，常规保温，控制冷却速度为1-3℃/秒；喷丸；在所述微合金铸钢的生产工艺中取消了淬火和回火工序。
有益效果：在熔炼过程中，合金碳氮化合物、硫化物析出成为结晶晶核，晶粒度达到8级以上。液态转变到固态，奥氏体转变到室温稳定相，两阶段合金碳氮化合物析出，使钢材强度达到σb800MPa以上。空气控制冷却，达到贝氏体、马氏体金相组织，从而具有调质机械结构钢一样好的综合机械性能。
在加工中，通过控制浇铸过程中的凝固速度及凝固后的冷速，形成细化的奥氏体晶粒；取消铸钢淬火、回火热处理工序，只用控制正火工艺，获得贝氏体、马氏体、细微珠光体组织，避免了淬火开裂、变形而产生的废品损失；节省了能源消耗；减少了在制品数量；节省了厂房、设备投资；节省了人工开支；缩短了工艺流程；消除了淬火工艺对空气、水的污染，改善了环境。
从经济上计算，每吨铸件的淬火、回火费用为3000元。本专利可使铸钢件降低成本3000元/吨。
低合金钢的合金元素，一般都是为了提高材料的淬透性而添加的。因为取消了淬火工序，所以原来添加的Cr、Ni、Mo等贵重元素，可以取消或适量减少。
由于铸钢件的细晶粒，没有淬火裂纹，使零件的可靠性提高，具有显著的社会效益。
附图说明
图1是目前合金铸钢的生产工艺流程图。
图2是本发明微合金铸钢的生产工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示是目前合金铸钢的生产流程，主要依次经过溶化、浇铸、清理、正火、淬火、回火、喷丸工序。在上述工艺中，合金铸钢必须经过淬火、回火、喷丸工序，在淬火过程中，工件易开裂变形，影响工件的质量。
图2所示是本发明微合金铸钢的生产流程，主要依次经过溶化、浇铸、清理、控制正火、喷丸工序。具体为：在溶化过程中，加入合金元素，保证溶化液中C为0.1-0.5％、Ti为0.05-0.2％、V为0.05-0.2％、Mn为1-2.5％、Cr为0.5-1.5％、Si为0.5-2.0％；在浇铸过程中，控制凝固速度及凝固后的冷速，即从1600℃-1200℃的时间为8-10分钟，使合金碳氮化物、硫化物析出细化奥氏体晶粒；在控制正火过程中，正火温度为900-950℃，常规保温，通过风冷炉控制冷却速度，冷却速度为1-3℃/秒，保证获得细晶粒奥氏体及合金碳、氮化合物的固溶，获得贝氏体、马氏体常温组织；在喷丸机中对工件进行表面喷丸处理。通过上述生产获得的微合金铸钢具有调质机械结构钢的机械性能，在生产工艺中与目前的工艺相比，省略了淬火和回火工序，避免了工件的开裂变形，又缩短了生产工艺流程，在保证机械性能的情况下，降低了生产成本，可以对原来一些要求高机械性能和淬火困难的工件，采用微合金铸钢毛坯，开拓工件新的加工手段。
Claims (1)
1、一种微合金铸钢的生产工艺，其中微合金铸钢含有基本元素铁和合金元素C、Ti、V、Mn、Cr、Si，且微合金铸钢含有：C为0.1-0.5％、Ti为0.05-0.2％、V为0.05-0.2％、Mn为1-2.5％、Cr为0.5-1.5％、Si为0.5-2.0％；所述微合金铸钢的生产工艺如下：熔炼：加入C、Ti、V、Mn、Cr、Si，控制C、Ti、V、Mn、Cr、Si的含量；浇铸：控制凝固速度及凝固后的冷速，即从1600℃-1200℃的时间为8-10分钟，使合金碳氮化物、硫化物析出细化奥氏体晶粒；清理；控制正火：正火温度为900-950℃，常规保温，控制冷却速度为1-3℃/秒；喷丸；在所述微合金铸钢的生产工艺中取消了淬火和回火工序。
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