一種鑄造低碳鋼及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鑄鋼技術領域，尤其涉及一種鑄造低碳鋼及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鑄鋼是在凝固過程中不經歷共晶轉變的用于生產鑄件的鐵基合金的總稱，鑄造合金的一種。鑄鋼是以鐵、碳為主要元素的合金，碳含量0-2%。目前為止鑄鋼分為鑄造碳鋼、鑄造低合金鋼和鑄造特種鋼三類。
[0003]鑄造碳鋼是碳為主要合金元素并含有少量其他元素的鑄鋼，含碳小于0.2%的為鑄造低碳鋼，含碳0.2-0.5 %的為鑄造中碳鋼，含碳大于0.5 %的為鑄造高碳鋼，隨著含碳量的增加，鑄造碳鋼的強度增大，硬度提高。鑄造碳鋼具有較高的強度、塑性和韌性，成本較低，在重型機械中用于制造承受大負荷的零件，如軋鋼機機架、水壓機底座等，在鐵路車輛上用于制造受力大又承受沖擊的零件如搖枕、側架、車輪和車鉤等。雖然目前鑄造碳鋼技術得到很大發展，但是，仍有很多問題存在，如目前的鑄造低碳鋼存在抗沖擊能力弱、抗熱裂性能差、淬透性低，水淬后鑄件易產生裂紋，鑄件使用過程中易發生斷裂，在很多場合還不能滿足生產的要求。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種鑄造低碳鋼，抗沖擊性能好，抗熱裂性能好，淬透性好，在水淬過程中不易產生裂紋，而且成本低。
[0005]本發明的另一目的是提供該鑄造低碳鋼的制備方法。
[0006]為了實現上述目的本發明采用如下技術方案:
[0007]一種鑄造低碳鋼，該鑄造低碳鋼由以下化學成分按重量百分比組成:碳0.10-0.18%、硅 0.1-0.3%、錳 0.5-1.2%、絡 0.3-0.5%,Mo 0.1-0.3%,Al 0.04-0.08%,N 0.1-0.2%,P ^ 0.05%, S ^ 0.05%、不可避免的雜質彡0.03%、余量為鐵。
[0008]優選地，所述的鑄造低碳鋼，該鑄造低碳鋼由以下化學成分按重量百分比組成:碳 0.15%、硅 0.2%、錳 0.8%、鉻 0.4%、Μο 0.2%, Al 0.06%, N 0.15%, P^0.05%,S^0.05%、不可避免的雜質< 0.03%、余量為鐵。
[0009]所述的鑄造低碳鋼的制備方法，包括以下步驟:
[0010](I)按上述鑄造低碳鋼的化學組成在電爐內冶煉多元合金鑄鋼得到鋼水；
[0011](2)當鋼水溫度達到1500-1550°C時，依次加入鋼水質量分數的1.6-1.8 %的金屬鋁、0.8-1.2 %的硅鐵、3.5-5.5 %的硼鐵和0.2-0.4%的鈦鐵，然后將鋼水升溫至1600-1650°C，保溫1-2小時后出爐，并將鋼水注入澆包；
[0012](3)將稀土鎂硅鐵、硅鈣鋇鋁合金和釩鐵破碎至粒度為8-10mm，烘干，置于澆包底部，用包內沖入法對鋼水進行微合金化處理，其中稀土鎂硅鐵加入量是注入澆包內鋼水質量分數的1.0-1.3%，娃1?鋇銷合金加入量是注入饒包內鋼水質量分數的1.0-1.3%，|凡鐵加入量是注入澆包內鋼水質量分數的0.10-0.15% ；
[0013](4)扒澄，當鋼水溫度降至1350_1400°C，將鋼水澆入鑄型；
[0014](5)鑄件經開箱、清砂后進行熱處理，鑄件淬火加熱溫度為1000-1100°C，保溫1_3小時后油冷，然后在500-550°C溫度下回火處理，保溫5-8小時后冷卻至室溫即可。
[0015]與已有技術相比，本發明的有益效果如下:
[0016]本發明通過合理設置碳、娃、猛的含量，通過在電爐內冶煉多元合金鑄鋼，在冶煉后期加入硼鐵、金屬鋁等材料，明顯改善鑄鋼的抗沖擊性和耐磨性，同時增加適量Mo，提高鋼的淬火性；加入適量氮提高鑄鋼的淬透性；提高錳含量，降低鉬含量，可以有效提高鑄鋼的導熱性，使其在水淬過程中避免產生裂紋；同時，P和S都是使鋼的韌性降低的有害元素，本發明將其含量控制在0.03%以下。本發明制備的的鑄造低碳鋼，抗沖擊性能好，抗熱裂性能好，淬透性好，在水淬過程中不易產生裂紋，而且鎳、鉬、釩等貴重合金元素加入量少，具有較低的生產成本。
【具體實施方式】
[0017]以下結合實施例對本發明作進一步的說明，但本發明不僅限于這些實施例，在未脫離本發明宗旨的前提下，所作的任何改進均落在本發明的保護范圍之內。
[0018]實施例1:
[0019]一種鑄造低碳鋼，該鑄造低碳鋼由以下化學成分按重量百分比組成:碳0.10%,硅 0.3%、錳 0.5%、鉻 0.3%、Mo 0.1%,A1 0.04%,N 0.1%,P0.02%, S0.01%、不可避免的雜質0.005%、余量為鐵。
[0020]所述的鑄造低碳鋼的制備方法，包括以下步驟:
[0021](I)按上述鑄造低碳鋼的化學組成在電爐內冶煉多元合金鑄鋼得到鋼水；
[0022](2)當鋼水溫度達到1500°C時，依次加入鋼水質量分數的1.6%的金屬鋁、0.8%的硅鐵、5.5%的硼鐵和0.2%的鈦鐵，然后將鋼水升溫至1600°C，保溫2小時后出爐，并將鋼水注入澆包；
[0023](3)將稀土鎂硅鐵、硅鈣鋇鋁合金和釩鐵破碎至粒度為8mm，烘干，置于澆包底部，用包內沖入法對鋼水進行微合金化處理，其中稀土鎂硅鐵加入量是注入澆包內鋼水質量分數的1.0%，硅鈣鋇鋁合金加入量是注入澆包內鋼水質量分數的1.3%，釩鐵加入量是注入澆包內鋼水質量分數的0.10% ;
[0024](4)扒澄，當鋼水溫度降至1350°C，將鋼水澆入鑄型；
[0025](5)鑄件經開箱、清砂后進行熱處理，鑄件淬火加熱溫度為1000°C，保溫3小時后油冷，然后在500°C溫度下回火處理，保溫8小時后冷卻至室溫即可得到鑄造低碳鋼。
[0026]本實施例1的鑄造低碳鋼的機械性能為:拉伸強度985MPa，硬度292HB，沖擊韌性65 J/cm2。
[0027]實施例2:
[0028]一種鑄造低碳鋼，該鑄造低碳鋼由以下化學成分按重量百分比組成:碳0.15%,硅 0.2%、錳 0.8%、鉻 0.4%, Mo 0.2%, Al 0.06%, N 0.15%, P0.022%, S0.016%、不可避免的雜質0.015%、余量為鐵。
[0029]所述的鑄造低碳鋼的制備方法，包括以下步驟:
[0030](I)按上述鑄造低碳鋼的化學組成在電爐內冶煉多元合金鑄鋼得到鋼水；
[0031](2)當鋼水溫度達到1530°C時，依次加入鋼水質量分數的1.7%的金屬鋁、1.0%的硅鐵、4.5%的硼鐵和0.3%的鈦鐵，然后將鋼水升溫至1630°C，保溫1.5小時后出爐，并將鋼水注入澆包；
[0032](3)將稀土鎂硅鐵、硅鈣鋇鋁合金和釩鐵破碎至粒度為10mm，烘干，置于澆包底部，用包內沖入法對鋼水進行微合金化處理，其中稀土鎂硅鐵加入量是注入澆包內鋼水質量分數的1.2%，娃1?鋇銷合金加入量是注入饒包內鋼水質量分數的1.2%，I凡鐵加入量是注入澆包內鋼水質量分數的0.13% ；
[0033](4)扒渣，當鋼水溫度降至1380°C，將鋼水澆入鑄型；
[0034](5)鑄件經開箱、清砂后進行熱處理，鑄件淬火加熱溫度為1050°C，保溫2小時后油冷，然后在530°C溫度下回火處理，保溫6小時后冷卻至室溫即可。
[0035]本實施例2的鑄造低碳鋼的機械性能為:拉伸強度995MPa，硬度295HB，沖擊韌性68 J/cm2。
[0036]實施例3:
[0037]一種鑄造低碳鋼，該鑄造低碳鋼由以下化學成分按重量百分比組成:碳0.18%,硅 0.1%、錳 1.2%、鉻 0.3%、Mo 0.3%, Al 0.08%,N 0.2%,P0.01%, S0.01%、不可避免的雜質0.01%、余量為鐵。
[0038]所述的鑄造低碳鋼的制備方法，包括以下步驟:
[0039](I)按上述鑄造低碳鋼的化學組成在電爐內冶煉多元合金鑄鋼得到鋼水；
[0040](2)當鋼水溫度達到1550°C時，依次加入鋼水質量分數的1.8%的金屬鋁、0.8%的硅鐵、5.5%的硼鐵和0.4%的鈦鐵，然后將鋼水升溫至1650°C，保溫I小時后出爐，并將鋼水注入澆包；
[0041](3)將稀土鎂硅鐵、硅鈣鋇鋁合金和釩鐵破碎至粒度為10mm，烘干，置于澆包底部，用包內沖入法對鋼水進行微合金化處理，其中稀土鎂硅鐵加入量是注入澆包內鋼水質量分數的1.0%，硅鈣鋇鋁合金加入量是注入澆包內鋼水質量分數的1.3%，釩鐵加入量是注入澆包內鋼水質量分數的0.15% ；
[0042](4)扒渣，當鋼水溫度降至1400°C，將鋼水澆入鑄型；
[0043](5)鑄件經開箱、清砂后進行熱處理，鑄件淬火加熱溫度為1100°C，保溫I小時后油冷，然后在550°C溫度下回火處理，保溫8小時后冷卻至室溫即可。
[0044]本實施例3的鑄造低碳鋼的機械性能為:拉伸強度993MPa，硬度293HB，沖擊韌性62 J/cm2。
【主權項】
1.一種鑄造低碳鋼，其特征在于:該鑄造低碳鋼由以下化學成分按重量百分比組成:碳 0.10-0.18 %、硅 0.1-0.3 %、錳 0.5-1.2 %、鉻 0.3-0.5 %、Mo 0.1-0.3 %、Al0.04-0.08%, N 0.1-0.2%、P 彡 0.05%, S 彡 0.05%、不可避免的雜質彡 0.03%、余量為鐵。
2.根據權利要求1所述的鑄造低碳鋼，其特征在于:該鑄造低碳鋼由以下化學成分按重量百分比組成:碳0.15%、硅0.2%、錳0.8%、鉻0.4%,Mo 0.2%,Al 0.06%,N 0.15%,P彡0.05%, S ^ 0.05%、不可避免的雜質彡0.03%、余量為鐵。
3.一種如權利要求1或2所述的鑄造低碳鋼的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)按上述鑄造低碳鋼的化學組成在電爐內冶煉多元合金鑄鋼得到鋼水； (2)當鋼水溫度達到1500-1550°C時，依次加入鋼水質量分數的1.6-1.8 %的金屬鋁、0.8-1.2%的硅鐵、3.5-5.5 %的硼鐵和0.2-0.4 %的鈦鐵，然后將鋼水升溫至1600-1650°C，保溫1-2小時后出爐，并將鋼水注入澆包； (3)將稀土鎂硅鐵、硅鈣鋇鋁合金和釩鐵破碎至粒度為8-10mm，烘干，置于澆包底部，用包內沖入法對鋼水進行微合金化處理，其中稀土鎂硅鐵加入量是注入澆包內鋼水質量分數的1.0-1.3%，娃1?鋇銷合金加入量是注入饒包內鋼水質量分數的1.0-1.3%，I凡鐵加入量是注入澆包內鋼水質量分數的0.10-0.15% ； (4)扒渣，當鋼水溫度降至1350-1400°C，將鋼水澆入鑄型； (5)鑄件經開箱、清砂后進行熱處理，鑄件淬火加熱溫度為1000-1100°C，保溫1-3小時后油冷，然后在500-550°C溫度下回火處理，保溫5-8小時后冷卻至室溫即可。
【專利摘要】本發明公開了一種鑄造低碳鋼及其制備方法，該鑄造低碳鋼由以下化學成分按重量百分比組成：碳0.10-0.18％、硅0.1-0.3％、錳0.5-1.2％、鉻0.3-0.5％、Mo 0.1-0.3％、Al 0.04-0.08％、N 0.1-0.2％、P≤0.05％、S≤0.05％、不可避免的雜質≤0.03％、余量為鐵。制備方法：(1)冶煉多元合金鑄鋼得鋼水；(2)當鋼水溫度達到1500-1550℃時，加入鋼水質量分數1.6-1.8％的金屬鋁、0.8-1.2％的硅鐵、3.5-5.5％的硼鐵和0.2-0.4％的鈦鐵，將鋼水升溫至1600-1650℃，保溫1-2小時后出爐，澆包；(3)將稀土鎂硅鐵、硅鈣鋇鋁合金和釩鐵置于澆包底部，對鋼水進行微合金化處理；(4)澆入鑄型；(5)熱處理。本發明制備的鑄造低碳鋼，抗沖擊性能好，抗熱裂性能好，淬透性好，在水淬過程中不易產生裂紋，而且鎳、鉬、釩等貴重合金元素加入量少，具有較低的生產成本。
【IPC分類】C22C33-04, C22C38-22
【公開號】CN104630636
【申請號】CN201510064493
【發明人】梅百榮
【申請人】銅陵百榮新型材料鑄件有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月6日