一種低合金高強韌鑄鋼及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種低合金高強韌鑄鋼及其制備方法。該鑄鋼化學成分中各元素的重量百分比（wt%）為：0.3%?0.4%C，0.6%?1.4%Si，0.8%?1.3%Mn，0.6%?1.4%Cr，0.03%?0.1%RE，0.1%?0.4%Mo，0.06%?0.15%V，S≤0.03%、P≤0.03%，余量為Fe。該成分鋼在鑄造過程中經稀土鈣復合變質處理和澆注成型后進行適當工藝的調質處理，其強度較高，沖擊韌性與塑性很好，綜合力學性能好，能夠滿足工程與結構用低合金鋼鑄件日益提高的性能要求。
【專利說明】
一種低合金高強韌鑄鋼及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于鑄鋼材料技術領域，具體涉及一種低合金高強韌(低合金、高強度、高 韌性、高塑性)鑄鋼及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 20世紀中期，高強高韌鑄鋼就作為一項重大成果在材料科學界嶄露頭角，并以其 卓越的高強度和優良的綜合性能迅速成為航空航天、工程機械與鐵路機車以及汽車上重要 零部件等領域的主要承力構件的首選材料。近年來，隨著先進煉鋼方法的采用和先進鑄造 技術的發展，以及通過合金化途徑提高鑄鋼的強韌性水平的研究取得了很大的進展，使生 產超高強度鑄鋼得以實現。
[0003] 對于鑄造合金鋼，國外有能達到1000(抗拉強度，MPa)-30J(沖擊韌性)-10(伸長 率，％)的牌號，但是這些鑄鋼中都含有Mo、V或Ni這些貴重金屬，且其總量都超過了 1%。我國 低合金鑄鋼現行的國家標準(GBT 14408-2014)中高級別鑄鋼牌號為：1450-18J-4、1240-22J-5和830-18J-10等，強度、韌性及塑性指標同時達到1200-30J-10的牌號沒有。目前，能 夠滿足強度、韌性及塑性標準（1200-30J-10)的鑄鋼尚未見報道。
【發明內容】
[0004] 針對工程與結構用低合金鋼鑄件日益提高的性能要求，本發明提供一種低合金、 高強度、高韌性、高塑性鑄鋼及其制備方法。
[0005] 本發明提供的一種低合金高強韌鑄鋼，化學成分中各元素的重量百分比(wt%)為： 0.3%-0.4%C，0.6%-1.4%Si，0.8%-1.3%Mn，0.6%-1.4%Cr，0.03%-0.1%RE，0.1%-0.4%Mo， 0 · 06%-0 · 15%V，S、P 彡 0 · 03%，余量為 Fe。
[0006] 所述的低合金高強韌鑄鋼，其化學成分中各元素的重量百分比優化為：〇.32%_ 0·38%C，0·7%-0·9%%Si，1·0%-1·2%Mn，0·7%-0·9%Cr，0·04%-0·08%RE，0·15%-0·2%Mo，0·08%-0.1%￥，5、卩彡0.03%，余量為卩6。
[0007] 本發明公開的低合金高強韌鑄鋼的制備包含如下具體步驟： (1)將爐料加入熔煉爐進行熔煉，溫度控制在1600~1650 °C之間，通過取鋼液澆注試樣 測試其爐前成分并對其成分進行調整； (2 )待鋼液溫度下降到1550 °01570 °C時，將其澆入鑄型，待鑄件冷卻到室溫后，將鑄件 取出，進行如下熱處理： 1) 將鑄件加熱至920 °O940°C，保溫2~3個小時，使其充分奧氏體化，然后淬火至室溫； 2) 再將鑄件加熱至590°0610°(：，保溫2~3個小時，進行回火處理，然后空冷至室溫。
[0008] 上述步驟(2)1)中將鑄件加熱至920°C~940°C是符合合金鋼的奧氏體化溫度可到 Ac3以上50~100 °C的一般熱處理規范，以使合金元素完全固溶于奧氏體中。
[0009] 對于結構件用低合金高強鑄鋼，傳統的熱處理工藝通常采用的是正火、淬火加回 火。為了降低生產成本和縮短制造周期，本發明針對所公開的一種低合金高強韌鑄鋼的處 理工藝中不采用正火，只進行淬火和回火。
[0010]本發明公開的低合金高強韌鑄鋼經過相應的熱處理以后，其抗拉強度、屈服強度、 伸長率、強塑積與沖擊吸收能均分別不低于1200 MPa、1100 MPa、12%、16000 MPa·%與33 J， 相比于現有的鑄鋼，該鑄鋼具有更好的綜合力學性能。
【附圖說明】
[0011] 圖1是實施例1鑄鋼典型金相組織； 圖2是實施例1鑄鋼典型組織掃描電鏡圖； 圖3是實施例1鑄鋼典型拉伸斷口形貌； 圖4是實施例1鑄鋼典型沖擊斷口形貌。
【具體實施方式】
[0012] 為了更好地理解本發明，下面結合具體實施實例作進一步詳細說明。
[0013] 實施例1 一種高強塑鑄鋼，其化學成分中各元素的重量百分比為:〇.352%C，0.814%Si，1.128% Μη，0 · 674%Cr，0 · 066%Ce，0 · 172%Mo，0 · 093%V，0 · 020%S，0 · 023%P，余量為 Fe。
[0014] 熔煉時，所用設備為150kg工頻爐，熔煉爐溫控制在1600~1650 °C之間；熔煉使用的 材料是廢鋼以及娃鐵、猛鐵、絡鐵、稀土娃鐵、鑰鐵、I凡鐵和娃f丐等;恪煉過程中，取試樣通過 直讀光譜儀測試爐前成分，根據需要向爐內添加硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鉬鐵、釩鐵和增碳劑;稀 土硅鐵和硅鈣采用沖入法添加;待鋼液溫度下降到1560Γ左右時，將其澆入陶瓷型殼鑄成 基爾試塊； 待鑄型冷卻到室溫后，將基爾試塊取出，切割下試樣并放入電阻爐中，將其加熱到930 °C并保溫2小時后水淬只室溫;隨后將試樣再放入電阻爐中加熱至600°C并保溫2小時，最后 空冷至室溫。
[0015] 實施例1鑄鋼組織的金相圖、掃描電鏡圖和斷口形貌分別見圖1、圖2與圖3。
[0016] 實施例1鑄鋼的力學性能見上表1。
[0017] 實施例2 一種高強塑鑄鋼，其化學成分中各元素的重量百分比為:〇. 366%C，0.76%Si，1.001%Mn， 0 · 728%Cr，0 · 041%Ce，0 · 181%Mo，0 · 089%V，0 · 009%S，0 · 018%P，余量為 Fe。
[0018] 鑄鋼的熔煉和熱處理同實施例1。
[0019]表2實施例2鑄鋼的力學性能
實施例2鑄鋼的力學性能見上表2。
[0020] 實施例3 一種高強塑鑄鋼，其化學成分中各元素的重量百分比為:〇.333%C，0.907%Si，1.137% Μη，0 · 747%Cr，0 · 054%Ce，0 · 195%Mo，0 · 102%V，0 · 019%S，0 · 027%P，余量為 Fe。
[0021] 鑄鋼的熔煉和熱處理同實施例1。
[0022]實施例3鑄鋼的力學性能見上表3。
[0023]本發明中，化學元素的中文名稱如下： C:碳;Si :娃;Μη:猛;Cr:絡;RE:稀土兀素:Mo:鑰;V: fji; S:硫;P:憐;Fe:鐵。
【主權項】
1. 一種低合金高強韌鑄鋼，化學成分中各元素的重量百分比為：0.3%-0.4%(3,0.6%-1·4%Si，O·8%-1·3%Mn，O·6%-1·4%Cr，O·03%-0·1%RE，O·1%-0·4%Mo，O·06%-0·15%V，S彡 O · 03%，P彡 O · 03%，余量為 Fe。2. 根據權利要求1所述的一種低合金高強韌鑄鋼，其特征在于：各元素的重量百分比 為：0·32%-0·38%C，0·7%-0·9%%Si，1·0%-1·2%Mn，0·7%-0·9%Cr，0·04%-0·08%RE，0·15%-0·2% Mo，0 · 08%-0 · I%V，S彡 0 · 03%，P彡 0 · 03%，余量為Fe。3. -種低合金高強韌鑄鋼的制備方法，包含如下具體步驟： (1)將爐料加入熔煉爐進行熔煉，溫度控制在1600~1650°C之間，通過取鋼液澆注試樣 測試其爐前成分并對其成分進行調整； (2 )待鋼液溫度下降到1550 °01570 °C時，將其澆入鑄型，待鑄件冷卻到室溫后，將鑄件 取出，進行如下熱處理： 1) 將鑄件加熱至920 °O940°C，保溫2~3個小時，使其充分奧氏體化，然后淬火至室溫； 2) 再將鑄件加熱至590 °O610°C，保溫2~3個小時，進行回火處理，然后空冷至室溫。
【文檔編號】C22C33/04GK105908076SQ201610386903
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月2日
【發明人】唐正連, 楊全濤, 史秋月, 何漢軍, 吳建剛
【申請人】湖北汽車工業學院