CN104195462A - 一种超高强度铸钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高强度铸钢及其制造方法，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.04-0.06%、硅0.3-0.5%、锰0.04-0.06%、钙0.4-0.7%、铈0.003-0.004%、镁0.2-0.3%、钼0.7-0.8%、硼0.023-0.026%、铌0.18-0.23%、钛0.001-0.0032%、硫≤0.25%、磷0.03-0.04%、余量为铁；本发明的铸钢材料中添加了钼、硼、铌和钛合金元素，使钢材具有良好强度、韧性及力学性能；本发明的生产工艺具有独特的热处理工艺，生产效率高、节能环保，经济效益好，适合于大规模生产，具有良好的推广价值。

Description

一种超高强度铸钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种合金钢及其制造方法，特别涉及一种超高强度铸钢的制造方法。

背景技术

    汽车的金属配套零件，不仅在结构强度与功能上有较高的要求，同时在机械加工上同样重要，这样的要求不仅是满足汽车使用上的基本条件，同时也是安全可靠延长使用寿命的保障。

现有技术中，生产汽车配件的钢材为普通的中低含量合金钢，因这些汽车金属配件在使用功能上一般是频繁的运动部件，磨损率很高，更换频繁，增加了维护成本；寻找到一种提高硬度和耐磨性能，同时零件表面耐热性能高的中低含量的合金钢就显的非常重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高强度铸钢的制造方法。

本发明采用如下技术方案：

超高强度铸钢，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.04-0.06%、硅0.3-0.5%、锰0.04-0.06%、钙0.4-0.7%、铈0.003-0.004%、镁0.2-0.3%、钼0.7-0.8%、硼0.023-0.026%、铌0.18-0.23%、钛0.001-0.0032%、硫≤0.25%、磷0.03-0.04%、余量为铁。

超高强度铸钢的制造方法，包括以下步骤：

（1）将硅铁、锰铁与废铁按 1：4-5:2.8-3.5比例投入真空感应炉中熔化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；然后依次加入钼、硼、铌和钛合金元素合金化，所述的各合金元素加入量为其配方中各自质量百分比的1/2-3/5，控制感应炉中压强为 0.0003-0.0005Mpa，加热温度至 1280-1420℃，熔融后热轧，冷却后制成钢坯；

（2）将步骤（1）的钢坯放入电弧炉中熔化至熔融状态，保温2-4h，然后向其中加入剩余量的钼、硼、铌和钛各合金元素，搅拌均匀，保温20-30分钟，再向其中加入其它剩余合金元素，在 1430-1550℃精炼30-50min，保温20-30min后取样，分析成分后，调整成分，熔化15-20min，铸造成型，出钢温度为1430-1480℃；

（3）对步骤（2）中的成型件进行锻造，开锻温度≥970℃，终锻温度≥725℃，锻造变形量≥22%，锻造后将铸件自然冷却至600-650℃，然后用液氮气化的方法对铸件进行冷处理，冷处理温度为0-50℃，冷处理保温时间为 30-50分钟最后风冷至室温即可。

本发明的有益效果：

本发明的的铸钢材料中添加了钼、硼、铌和钛合金元素，使钢材具有良好强度、韧性及力学性能；本发明的生产工艺具有独特的热处理工艺，生产效率高、节能环保，经济效益好，适合于大规模生产，具有良好的推广价值。

具体实施方式

实施例1：超高强度铸钢，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.05%、硅0.4%、锰0.05%、钙0.5%、铈0.0035%、镁0.25%、钼0.75%、硼0.025%、铌0.2%、钛0.002%、硫≤0.25%、磷0.035%、余量为铁。

超高强度铸钢的制造方法，包括以下步骤：

（1）将硅铁、锰铁与废铁按 1：4.5:3比例投入真空感应炉中熔化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；然后依次加入钼、硼、铌和钛合金元素合金化，所述的各合金元素加入量为其配方中各自质量百分比的1/2，控制感应炉中压强为 0.0004Mpa，加热温度至 1350℃，熔融后热轧，冷却后制成钢坯；

（2）将步骤（1）的钢坯放入电弧炉中熔化至熔融状态，保温2-4h，然后向其中加入剩余量的钼、硼、铌和钛各合金元素，搅拌均匀，保温25分钟，再向其中加入其它剩余合金元素，在 1540℃精炼40min，保温25min后取样，分析成分后，调整成分，熔化15-20min，铸造成型，出钢温度为1430℃；

（3）对步骤（2）中的成型件进行锻造，开锻温度≥970℃，终锻温度≥725℃，锻造变形量≥22%，锻造后将铸件自然冷却至620℃，然后用液氮气化的方法对铸件进行冷处理，冷处理温度为0-50℃，冷处理保温时间为 40分钟最后风冷至室温即可。

本发明制造的的铸钢试验数据：抗拉强度σb≥ 1230MPa；屈服强度σ0.2≥ 1015MPa ；室温冲击韧性αku(42℃)≥77J/cm²；低温冲击韧性σku(-40℃)≥ 33J/cm²；硬度HRC34-38。

Claims (2)

1.一种超高强度铸钢，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.04-0.06%、硅0.3-0.5%、锰0.04-0.06%、钙0.4-0.7%、铈0.003-0.004%、镁0.2-0.3%、钼0.7-0.8%、硼0.023-0.026%、铌0.18-0.23%、钛0.001-0.0032%、硫≤0.25%、磷0.03-0.04%、余量为铁。

2.一种如权利要求1所述的超高强度铸钢的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将硅铁、锰铁与废铁按 1：4-5:2.8-3.5比例投入真空感应炉中熔化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；然后依次加入钼、硼、铌和钛合金元素合金化，所述的各合金元素加入量为其配方中各自质量百分比的1/2-3/5，控制感应炉中压强为 0.0003-0.0005Mpa，加热温度至 1280-1420℃，熔融后热轧，冷却后制成钢坯；

（2）将步骤（1）的钢坯放入电弧炉中熔化至熔融状态，保温2-4h，然后向其中加入剩余量的钼、硼、铌和钛各合金元素，搅拌均匀，保温20-30分钟，再向其中加入其它剩余合金元素，在 1430-1550℃精炼30-50min，保温20-30min后取样，分析成分后，调整成分，熔化15-20min，铸造成型，出钢温度为1430-1480℃；

（3）对步骤（2）中的成型件进行锻造，开锻温度≥970℃，终锻温度≥725℃，锻造变形量≥22%，锻造后将铸件自然冷却至600-650℃，然后用液氮气化的方法对铸件进行冷处理，冷处理温度为0-50℃，冷处理保温时间为 30-50分钟最后风冷至室温即可。