一種鑄造低碳鋼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄鋼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鑄造低碳鋼及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鑄鋼是在凝固過程中不經(jīng)歷共晶轉(zhuǎn)變的用于生產(chǎn)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(cè)架、車輪和車鉤等。雖然目前鑄造碳鋼技術(shù)得到很大發(fā)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(chǎn)生裂紋，鑄件使用過程中易發(fā)生斷裂，在很多場合還不能滿足生產(chǎn)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)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(chǎn)生裂紋，而且成本低。
[0005]本發(fā)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(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)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(luò) 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(zhì)彡0.03%、余量為鐵。
[0008]優(yōu)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(zhì)< 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(nèi)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(zhì)量分數(shù)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(nèi)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(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的1.0-1.3%，娃1?鋇銷合金加入量是注入饒包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的1.0-1.3%，|凡鐵加入量是注入澆包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)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(jīng)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(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0016]本發(fā)明通過合理設(shè)置碳、娃、猛的含量，通過在電爐內(nèi)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(chǎn)生裂紋；同時，P和S都是使鋼的韌性降低的有害元素，本發(fā)明將其含量控制在0.03%以下。本發(fā)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(chǎn)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(chǎn)成本。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明不僅限于這些實施例，在未脫離本發(fā)明宗旨的前提下，所作的任何改進均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[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(zhì)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(nèi)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(zhì)量分數(shù)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(nèi)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(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的1.0%，硅鈣鋇鋁合金加入量是注入澆包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的1.3%，釩鐵加入量是注入澆包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)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(jīng)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(zhì)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(nèi)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(zhì)量分數(shù)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(nèi)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(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的1.2%，娃1?鋇銷合金加入量是注入饒包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的1.2%，I凡鐵加入量是注入澆包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)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(jīng)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(zhì)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(nèi)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(zhì)量分數(shù)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(nèi)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(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的1.0%，硅鈣鋇鋁合金加入量是注入澆包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的1.3%，釩鐵加入量是注入澆包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)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(jīng)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(quán)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(zhì)彡 0.03%、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)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(zhì)彡0.03%、余量為鐵。
3.一種如權(quán)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(nèi)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(zhì)量分數(shù)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(nèi)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(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的1.0-1.3%，娃1?鋇銷合金加入量是注入饒包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的1.0-1.3%，I凡鐵加入量是注入澆包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)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(jīng)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(fā)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(zhì)≤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(zhì)量分數(shù)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(fā)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(chǎn)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(chǎn)成本。
【IPC分類】C22C33-04, C22C38-22
【公開號】CN104630636
【申請?zhí)枴緾N201510064493
【發(fā)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