一种低合金铸钢、制造方法及其应用技术

本发明专利技术涉及冶金领域，公开了一种低合金铸钢、制造方法及其应用。低合金铸钢按重量百分比计包括碳0.22％～0.29％、硅0.20％～0.40％、锰0.61％～0.79％、磷≤0.020％、硫≤0.015％、铬1.00％～1.10％、镍1.10％～1.20％、钼0.61％～0.81％、铝0.02％～0.06％、铌0.02％～0.05％；此外还含钨0.11％～0.21％，且须满足0.65％≤钼+0.26×钨≤0.90％；余量为铁及其他不可避免的元素。本发明专利技术的低合金铸钢能有效地抑制加热过程中奥氏体晶粒长大，细化晶粒，同时强化基体和提高了低温冲击韧性，并且低合金铸钢的强度和淬透性较好。本发明专利技术的低合金铸钢的制造方法用于制造上述的低合金铸钢。本发明专利技术的低合金铸钢能够用于制造铁路机车零部件。

A Low Alloy Cast Steel, Its Manufacturing Method and Application

The invention relates to the field of metallurgy, and discloses a low alloy cast steel, a manufacturing method and its application. The low alloy cast steel by weight percentage includes carbon 0.22%-0.29%, silicon 0.20%-0.40%, manganese 0.61%-0.79%, phosphorus < 0.020%, sulphur < 0.015%, chromium 1.00%-1.10%, nickel 1.10%-1.20%, molybdenum 0.61%-0.81%, aluminium 0.02%-0.06%, niobium 0.02%-0.05%, and tungsten 0.11%-0.21%, which should meet the requirements of 0.65%-0.26% molybdenum + 0.26%-0.05%. For iron and other unavoidable elements. The low alloy cast steel of the invention can effectively inhibit austenite grain growth and refine grain during heating, strengthen matrix and improve low temperature impact toughness, and the strength and hardenability of the low alloy cast steel are good. The manufacturing method of the low alloy cast steel of the invention is used for manufacturing the low alloy cast steel mentioned above. The low alloy cast steel of the invention can be used for manufacturing railway locomotive parts.

【技术实现步骤摘要】
一种低合金铸钢、制造方法及其应用
本专利技术涉及冶金领域，具体而言，涉及一种低合金铸钢、制造方法及其应用。
技术介绍
为了促进铁道行业绿色节能技术的发展，尽量挖掘材料的性能极限以使得铁路机车铸钢零部件的轻量化，是人们一直追求的技术趋势。美国铁路协会(AAR)于2005年修订发布的M-201-05的标准，其中提出了各个等级钢的化学成分范围和机械性能要求，其中屈服强度最高为700MPa级，碳当量最大容许量为0.88。众所周知，在相同热处理条件下，为了提高铸钢件的强度，必然要提高含碳量和合金含量，而增加铸钢件的碳当量会影响焊接性能。因此，为了满足M-201-05标准碳当量最大容许的范围内，尽量提高屈服强度的等级，同时应具有优越的塑性和韧性性能，长久以来人们需要寻找合适的铸钢成分。一些现有的研究成果中，为了达到900MPa级屈服强度，其成分碳当量最低已经达到了0.94以上。由此可见，目前的技术在匹配强度和碳当量的关系，提高屈服强度和节约合金元素的添加，还需要进一步成分设计。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的包括提供一种低合金铸钢及其制造方法，可得到在较低的碳当量情况下，具有较高的屈服强度，且具有优越的塑性和韧性性能。本专利技术的另一目的在于提供上述的低合金铸钢在制造铁路机车零部件中的应用。本专利技术的实施例是这样实现的：一种低合金铸钢，其按质量百分比计包括：碳0.22％～0.29％、硅0.20％～0.40％、锰0.61％～0.79％、磷≤0.020％、硫≤0.015％、铬1.00％～1.10％、镍1.10％～1.20％、钼0.61％～0.81％、铝0.02％～0.06％、铌0.02％～0.05％、钨0.11％～0.21％，余量为铁及其他不可避免的元素；其中，钼与钨的含量满足0.65％≤钼+0.26×钨≤0.90％。在本专利技术的一种实施例中，低合金铸钢按质量百分比计包括：碳0.25％～0.29％、硅0.20％～0.40％、锰0.61％～0.79％、磷≤0.015％、硫≤0.010％、铬1.00％～1.10％、镍1.10％～1.20％、钼0.61％～0.81％、铝0.02％～0.06％、铌0.02％～0.05％、钨0.11％～0.21％，余量为铁及其他不可避免的元素；其中，钼与钨的含量满足0.65％≤钼+0.26×钨≤0.90％。在本专利技术的一种实施例中，低合金铸钢的碳当量CE在0.75％～0.95％之间，碳当量CE满足以下公式：CE＝C％+(Mn％+Si％)/6+(Cr％+Mo％+V％)/5+(Ni％+Cu％)/15其中，C％表示碳的质量百分比，Mn％表示锰的质量百分比，Si％表示硅的质量百分比，Cr％表示铬的质量百分比，Mo％表示钼的质量百分比，V％表示钒的质量百分比，Ni％表示镍的质量百分比，Cu％表示铜的质量百分比。在本专利技术的一种实施例中，碳当量CE在0.83％～0.88％之间。一种低合金铸钢的制造方法，其包括：炼钢步骤：利用电炉将炉料冶炼为钢水；精炼步骤：利用精炼炉对炼钢步骤得到的钢水进行脱氧以及合金化处理，将钢水成分调整为按质量百分比计包括碳0.22％～0.29％、硅0.20％～0.40％、锰0.61％～0.79％、磷≤0.020％、硫≤0.015％、铬1.00％～1.10％、镍1.10％～1.20％、钼0.61％～0.81％、铝0.02％～0.06％、铌0.02％～0.05％、钨0.11％～0.21％，余量为铁及其他不可避免的元素，其中，钼与钨的含量满足0.65％≤钼+0.26×钨≤0.90％；浇铸步骤：将精炼步骤所得的钢水进行浇铸成型。在本专利技术的一种实施例中，对浇铸步骤之后得到的铸钢件进行正火处理和调质处理。在本专利技术的一种实施例中，正火处理包括将铸钢件加热到920℃～950℃保温2～6小时，然后空冷到室温。在本专利技术的一种实施例中，调质处理包括淬火处理和回火处理。在本专利技术的一种实施例中，淬火处理包括将铸钢件加热到890℃～920℃保温2～5小时，然后出炉在冷却介质中冷却，铸钢件整体冷却速度控制为0.3℃/s～16℃/s；回火处理包括将淬火处理后的铸钢件加热到520℃～580℃保温2～7小时，然后出炉在空气、油、水或水溶性介质中冷却到室温。本专利技术还提供了上述的低合金铸钢或者上述制造方法所制造得到的低合金铸钢在制造铁路机车零部件中的应用。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术实施例的低合金铸钢，其按重量百分比计包括碳0.22％～0.29％、硅0.20％～0.40％、锰0.61％～0.79％、磷≤0.020％、硫≤0.015％、铬1.00％～1.10％、镍1.10％～1.20％、钼0.61％～0.81％、铝0.02％～0.06％、铌0.02％～0.05％；此外还含钨0.11％～0.21％，且须满足0.65％≤钼+0.26×钨≤0.90％；余量为铁及其他不可避免的元素。本专利技术的低合金铸钢采用了镍的添加，且复合添加合金元素铝和铌，则能有效地抑制加热过程中奥氏体晶粒长大，细化晶粒，同时强化基体和提高了铸钢件的低温冲击韧性。采用低锰的添加方法，配合铬、镍、钼的匹配，从而保证了低合金铸钢的强度和淬透性。本专利技术实施例的低合金铸钢的制造方法用于制造上述的低合金铸钢。本专利技术实施例的低合金铸钢能够用于制造铁路机车零部件。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术的低合金铸钢经正火+调质处理后的金相组织放大100倍的图片；图2为本专利技术的低合金铸钢经正火+调质处理后的金相组织放大500倍的图片。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本专利技术实施例的低合金铸钢，其按质量百分比计包括：碳0.22％～0.29％、硅0.20％～0.40％、锰0.61％～0.79％、磷≤0.020％、硫≤0.015％、铬1.00％～1.10％、镍1.10％～1.20％、钼0.61％～0.81％、铝0.02％～0.06％、铌0.02％～0.05％、钨0.11％～0.21％，余量为铁及其他不可避免的元素；其中，钼与钨的含量满足0.65％≤钼+0.26×钨≤0.90％。可选的，低合金铸钢的碳当量CE可选在0.75％～0.95％之间，碳当量CE满足以下公式：CE＝C％+(Mn％+Si％)/6+(Cr％+Mo％+V％)/5+(Ni％+Cu％)/15其中，C％表示碳的重量百分比，Mn％表示锰的重量百分比，Si％表示硅的重量百分比，Cr％表示铬的重量百分比，Mo％表示钼的重量百分比，V％表示钒的重量百分比，Ni％表示镍的重量百分比，Cu％表示铜的重量百分比。本专利技术实施例的低合金铸钢采用了镍的添加，且复合添加合金元素铝和铌，则能有效地抑制加热过程中奥氏体晶粒长大，细化晶粒，同时强化基体和提高了铸钢件的低温冲击韧性。采用低锰的添加方法，配合铬、镍、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低合金铸钢，其特征在于，其按质量百分比计包括：碳0.22％～0.29％、硅0.20％～0.40％、锰0.61％～0.79％、磷≤0.020％、硫≤0.015％、铬1.00％～1.10％、镍1.10％～1.20％、钼0.61％～0.81％、铝0.02％～0.06％、铌0.02％～0.05％、钨0.11％～0.21％，余量为铁及其他不可避免的元素；其中，钼与钨的含量满足0.65％≤钼+0.26×钨≤0.90％。

【技术特征摘要】
1.一种低合金铸钢，其特征在于，其按质量百分比计包括：碳0.22％～0.29％、硅0.20％～0.40％、锰0.61％～0.79％、磷≤0.020％、硫≤0.015％、铬1.00％～1.10％、镍1.10％～1.20％、钼0.61％～0.81％、铝0.02％～0.06％、铌0.02％～0.05％、钨0.11％～0.21％，余量为铁及其他不可避免的元素；其中，钼与钨的含量满足0.65％≤钼+0.26×钨≤0.90％。2.根据权利要求1所述的低合金铸钢，其特征在于，所述低合金铸钢按质量百分比计包括：碳0.25％～0.29％、硅0.20％～0.40％、锰0.61％～0.79％、磷≤0.015％、硫≤0.010％、铬1.00％～1.10％、镍1.10％～1.20％、钼0.61％～0.81％、铝0.02％～0.06％、铌0.02％～0.05％、钨0.11％～0.21％，余量为铁及其他不可避免的元素；其中，钼与钨的含量满足0.65％≤钼+0.26×钨≤0.90％。3.根据权利要求1所述的低合金铸钢，其特征在于，所述低合金铸钢的碳当量CE在0.75％～0.95％之间，所述碳当量CE满足以下公式：CE＝C％+(Mn％+Si％)/6+(Cr％+Mo％+V％)/5+(Ni％+Cu％)/15；其中，C％表示碳的质量百分比，Mn％表示锰的质量百分比，Si％表示硅的质量百分比，Cr％表示铬的质量百分比，Mo％表示钼的质量百分比，V％表示钒的质量百分比，Ni％表示镍的质量百分比，Cu％表示铜的质量百分比。4.根据权利要求3所述的低合金铸钢，其特征在于，所述碳当量CE在0.83％～0.88％之间。5.一种低合金铸钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊新，文超，孙轶山，杨明华，高红梅，
申请(专利权)人：中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32