CN104250710A - 低合金多元素高强耐热钢及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种低合金多元素高强耐热钢及其制造方法,其特征是低合金多元素高强耐热钢合金成分为C0.25~0.36%、S≤0.015%、Si0.2~0.4%、Mn1~1.5%、P≤0.02%、Cr0.1~0.2%、Mo0.2~0.5%、Ni0.8~1.25%、Cu0.03~0.05%、Al0.02~0.05%,经过调质热处理后,用它铸造的高速柴油机缸头,在600度高温、17MP高压下金属性能稳定,确保柴油机牵引的内燃机车检修周期运行96万公里以上,替代了进口,而价格只有进口的1/3。
Description
技术领域
本发明涉及一种低合金多元素高强耐热钢,它高强耐热耐冲击,尤其适合制作高速柴油机缸头,寿命长成本低。
背景技术
目前低速柴油机使用维修保养周期为300小时,停机维修既废时又影响生产,而高速多缸柴油机牵引的内燃机车检修周期,必须确保运行96万公里以上,柴油机缸头在600度高温、17Mp高压下,缸头的检修周期,必须高于高速柴油机牵引的内燃机车检修周期,否则造成停车事故,影响全局。
发明内容
为了克服因柴油机缸头材质引发的停车,延长它的检修周期,本发明低合金多元素高强耐热钢是一种由C、S、Si、Mn、P、Cr、Mo、Ni、Cu、Al和微量V、Mg、Ce、La元素组成的,它在600度高温下17MP高压下金属性能稳定,用它铸造生产的的高速柴油机缸头,高强耐热耐冲击,确保内燃机车行驶96万公里以上,完全替代进口。
实现上述目标的方案是;采用在普通铸钢中加入Si、Mn、Cr、Mo、Ni、Cu、Al及稀土元素的方法,通过冶炼,使低合金多元素高强耐热钢化学成分为C0.25~036%、S≤0.015%、Si0.2~0.4%、Mn1~1.5%、P≤0.02%、Cr0.1~0.2%、Mo0.2~0.5%、Ni0.8~1.25%、Cu0.03~0.05%、Al0.02~0.05%,和微量V、Mg、Ce、La、Co元素,在600度、17Mp高压时金属性能稳定,达到高强耐热耐冲击。
采用上述方案后,首先配料(A3废钢+合金块),起炉——加A3废钢——熔化——炉内钢水到80%——铬铁——钼——镍——稀土材料——锰铁——铝——铜——硅——炉内钢水到100%——测定钢水温度(1560~1580度)——取样成份分析——铸型加热——浇铸——冷却——出箱清砂——金相分析——装炉——升温(250度)——恒温(2小时)——升温(650度)——恒温(2小时)——升温(960度)——恒温(2小时)——出炉——油槽淬火(降温到100度)——装炉回火(250至350度)——恒温(6至8小时)——随炉冷却(空冷)(每小时下降100度)(3小时)——金相分析——打磨——喷砂——检验合格入库。
本发明设计依据是:
C:C是钢中组元之一,本发明低合金多元素高强耐热钢中C量的控制一方面是为了保证合金得到好的强度、硬度、韧性、耐蚀性的配合。还要保证良好的焊接性能和机械切削性能。
Cr:铬是提高钢的淬透性,使钢强化的重要元素,同时也是提高钢的耐蚀性的重要元素,但含量偏高对韧性不利,含铬量要兼顾铬与碳的合理匹配。
Mn、Si有固溶强化、提高淬透性、但Mn易使晶粒粗化,量不宜超过0.8~1.2%。
Ni:可提高钢的耐蚀性、韧性、淬透性,在多元素合金的条件下,Ni与Cr、Mo等元素共同作用,耐蚀性提高明显,控制成本,加入量Ni0.8~1.25%。
Mo:可提高钢的淬透性,有利于消除回火脆性,以及提高钢的抗晶间腐蚀能力,控制成本,加入量Mo0.2~0.5%。
Cu:铜能提高强度和韧性,加入量为0.03~0.05%。
Al:少量加入细化晶粒,提高冲击韧性,与铬硅合用可提高耐高温腐蝕能力,加入量为0.02~0.05%,
加入少量稀土可以净化、细化组织、提高耐蚀性,但加入量不宜太高,
P、S分别会引起热脆和冷脆,其量≤0.04%。
本发明低合金多元素高强耐热钢,用它制作的高速柴油机缸头金属性能稳定、便于焊接、机加工,缸头磁粉探伤合格率100%,抗拉强度提高到1130牛顿/平方毫米,屈服强度提高到850牛顿/平方毫米,硬度提高到25~28HRC,确保机车检修周期行驶96万公里以上。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明低合金多元素高强耐热钢采用在普通铸钢中加入Si、Mn、Cr、Mo、Ni、Cu、Al及稀土元素的方法,通过冶炼,使低合金多元素高强耐热钢的化学成分为C0.25~036%、S≤0.015%、Si0.2~0.4%、Mn1~1.5%、P≤0.02%、Cr0.1~0.2%、Mo0.2~0.5%、Ni0.8~1.25%、Cu0.03~0.05%、Al0.02~0.05%,和微量V、Mg、Ce、La、Co元素,在600度、17Mp高压时金属性能稳定,达到耐热耐磨耐冲击。
采用上述方案,使用中频感应电炉,首先配料(A3废钢+合金块),起炉——加A3废钢——熔化——炉内钢水到80%——铬铁——钼——镍——稀土材料——锰铁——铝——铜——硅——炉内钢水到100%——测定钢水温度(1560~l580度)——取样成份分析——铸型加热——浇铸——冷却——出箱清砂——金相分析——装炉——升温(250度)——恒温(2小时)——升温(650度)——恒温(2小时)——升温(960度)——恒温(2小时)——出炉——油槽淬火(降温到100度)——装炉回火(250至350度)——恒温(6至8小时)——随炉冷却(空冷)(每小时下降100度)(3小时)——金相分析——打磨——喷砂——检验合格入库。
本发明低合金多元素高强耐热钢,用它制作的高速柴油机缸头金属性能稳定、便于焊接、机加工,缸头磁粉探伤合格率100%,抗拉强度提高到1130牛顿/平方毫米,屈服强度提高到850牛顿/平方毫米,硬度提高到25~28HRC,用它制作的高速柴油机缸头在600度高温、17Mp高压下,确保机车检修周期行驶96万公里以上,它完全替代进口柴油机缸头,而价格只有进口的柴油机缸头的三分之一。
Claims (2)
1.一种低合金多元素高强耐热钢,主要有Si、Mn、Cr、Mo、Ni、Cu、Al及稀土元素组成,其特征是合金成分为C0.25~036%、S≤0.015%、Si0.2~0.4%、Mn1~1.5%、P≤0.02%、Cr0.1~0.2%、Mo0.2~0.5%、Ni0.8~1.25%、Cu0.03~0.05%、Al0.02~0.05%。
2.根据权利要求1所述低合金多元素耐热高强钢及其制造方法,其特征是所有成分经过配料、共同熔炼、浇铸成型以及热处理:
所述熔炼的熔炼温度为1580度,
所述浇铸成型的浇铸温度为1560度,浇铸前铸型预热,铸件在960度下保温8小时,进行均匀化退火,
所述热处理为油淬火及回火处理:
油淬火及回火处理工艺为在250度预热2小时,再加热到650度恒温2小时,再加热到960度,恒温2小时后油淬火处理,降温到100度后,装炉回火在250至350度恒温6至8小时,每小时下降100度回火3时即完成。
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