本发明专利技术公开了一种低合金铸钢，其各组分及其相对于所述低合金铸钢总重的重量百分比如下：碳0.20％～0.30％、硅0.20％～0.40％、锰0.95％～1.05％、磷≤0.020％、硫≤0.020％、铬0.45％～0.55％、镍0.50％～0.60％、钼0.35％～0.45％、铝0.02％～0.06％、铌0.01％～0.05％、铜≤0.20％，且须满足0.03％≤铝+铌≤0.09％；余量为铁及其他不可避免的元素。经正火处理和调质处理后的所述的低合金铸钢的性能为：抗拉强度≥931MPa，屈服强度≥793MPa，伸长率≥14％，断面收缩率≥30％，‑40℃的夏比V型冲击功≥35J，硬度范围为288HBW～325HBW。其具有优越的可焊性，通常可用于铁路机车车辆零部件的制备，如车钩钩体、钩舌、钩尾框等，也可用于其他同等机械性能要求的零部件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于合金钢
，涉及一种低合金铸钢及其热处理方法，特别是涉及一种适于制备铁路机车车辆零部件的新型低合金铸钢及其热处理方法。
技术介绍
美国铁路协会(AAR)于2005年修订发布了M-201-05的标准，以满足铁道行业铸造零部件的材质需求，其中提出了A级、B级、B+级、C级、E级钢的化学成分范围和机械性能等要求。生产厂家通常选择强度等级为E级的低合金铸钢来制造车钩钩体、钩舌等零件。然而在实际应用过程中，由于我国铁路工况条件恶劣、重载要求更高，使得车钩钩舌早期出现疲劳破坏，其原因在于其主要受到较大的拉伸应力和冲击应力，而本身强度和韧性还不能完全满足工况条件。因此，经研究认为只有通过进一步提高材料的强度等级，提高材料的综合力学性能，才能更有利于改善这类铸件的早期疲劳失效。基于这种认识，人们一直在寻求合适的铸钢成分，以满足A.A.R规定的化学成分范围和碳当量指标，以得到比E级钢更优的机械性能。如CN101880838A专利，提出了一种新型铸钢成分的技术方案，该方案能达到的性能指标是：抗拉强度≥910MPa，屈服强度≥760MPa，伸长率≥14％，断面收缩率≥30％，-40℃的夏比V型冲击功≥33J。其采用的是高锰成分体系，通过碳锰来提高强度。其技术方案在应用过程中存在两个较为明显的问题：一是技术方案的实际碳当量范围在0.80～0.83，然而，国内目前广泛使用的E级钢的最大碳当量≤0.81，均值控制在0.70左右。这必然会由于碳当量增加造成铸件焊修变差；二是技术方案采用高含量的锰来提高强度和淬透性，但铸件中锰超过1.2％以上时易造成铸件的成分偏析程度加剧，从而影响铸件性能的一致性。因此，针对铁路机车车辆零部件性能需求和可焊性需求，本领域中需要一种满足现有E级钢碳当量要求的合金铸钢以使其具有较优的可焊性，同时，其经过热处理后应得到优于美国铁道协会标准M-201-05的E级铸钢机械性能要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型的低合金铸钢，其经热处理后，得到优于美国铁道协会标准M-201-05的E级铸钢机械性能要求，同时具有较强的可焊性。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：根据本专利技术的第一方面，一种低合金铸钢，其各组分及其相对于所述低合金铸钢总重的重量百分比如下：碳0.20％～0.30％、硅0.20％～0.40％、锰0.95％～1.05％、磷≤0.020％、硫≤0.020％、铬0.45％～0.55％、镍0.50％～0.60％、钼0.35％～0.45％、铝0.02％～0.06％、铌0.01％～0.05％、铜≤0.20％，且须满足0.03％≤铝+铌≤0.09％；余量为铁及其他不可避免的元素。根据本专利技术的第二方面，上述低合金铸钢的热处理方法，其包括先进行正火处理，然后进行调质处理。根据本专利技术的第三方面，上述低合金铸钢用于制备铁路机车车辆铸造零部件的用途。根据本专利技术的第四方面，一种铁路机车车辆铸造零部件，其采用上述低合金铸钢制备。本专利技术的低合金铸钢，碳当量可控制在0.62％～0.79％，进一步优化为0.65％～0.71％。本专利技术的低合金铸钢采用多元少量添加的思路，主要添加的强化元素为碳、硅、锰、铬、镍、钼，并选择其合适的配比，可以提高低合金铸钢的硬度和韧性，并使得所获得的铸钢件在热处理后的组织基本上为回火索氏体。复合添加合金元素铝和铌，并选择其合适的配比，则能有效地抑制铸造过程中奥氏体晶粒长大，细化晶粒，同时强化基体和提高铸钢件的淬透性，本专利技术低合金铸钢的晶粒度在8级左右。合金元素铝的另外作用可用于脱氧。本专利技术的低合金铸钢经过热处理工艺以后，其机械性能指标如下：抗拉强度≥931MPa，屈服强度≥793MPa，伸长率≥14％，断面收缩率≥30％，-40℃的夏比V型冲击功≥35J，硬度范围为288HBW～325HBW。进一步优化，伸长率可提高到≥15％。本专利技术与现有技术相比，在获得比E级钢更高的强度的前提下，保持碳当量不增加，还提高了冲击韧性。本专利技术的低合金铸钢通常可用于铁路机车车辆零部件的制备，如车钩钩体、钩舌、钩尾框等，也可用于其他同等机械性能要求的零部件。附图说明图1为本专利技术的低合金铸钢经正火处理和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处理和调质处理后的金相组织放大500倍的图片。具体实施方式本申请提供以下技术方案：技术方案1.一种低合金铸钢，其特征在于，各组分及其相对于所述低合金铸钢总重的重量百分比如下：碳0.20％～0.30％、硅0.20％～0.40％、锰0.95％～1.05％、磷≤0.020％、硫≤0.020％、铬0.45％～0.55％、镍0.50％～0.60％、钼0.35％～0.45％、铝0.02％～0.06％、铌0.01％～0.05％、铜≤0.20％，且须满足0.03％≤铝+铌≤0.09％；余量为铁及其他不可避免的元素。技术方案2.根据技术方案1所述的低合金铸钢，其特征在于，相对于所述低合金铸钢总重，碳的重量百分比为0.23％～0.29％，0.24％～0.28％，或者0.25％～0.27％，或者0.24％～0.26％。技术方案3.根据技术方案1或2所述的低合金铸钢，其特征在于，相对于所述低合金铸钢总重，硅的重量百分比为0.21％～0.39％，或者0.22％～0.38％，或者0.24％～0.35％，或者0.25％～0.32％，或者0.26％～0.31％，或者0.23％，或者0.27％，或者0.28％，或者0.29％，或者0.30％，或者0.36％，或者0.37％。技术方案4.根据技术方案1-3中任一项所述的低合金铸钢，其特征在于，相对于所述低合金铸钢总重，锰的重量百分比为0.96％～1.04％，或者0.96％～1.02％，或者0.98％～1.01％，或者0.97％，或者0.99％，或者1.00％。技术方案5.根据技术方案1-4中任一项所述的低合金铸钢，其特征在于，相对于所述低合金铸钢总重，磷的重量百分比≤0.018％，或者≤0.016％，或者≤0.014％，或者≤0.012％，或者≤0.010％。技术方案6.根据技术方案1-5中任一项所述的低合金铸钢，其特征在于，相对于所述低合金铸钢总重，硫的重量百分比≤0.017％，或者≤0.014％，或者≤0.012％，或者≤0.010％。技术方案7.根据技术方案1-6中任一项所述的低合金铸钢，其特征在于，相对于所述低合金铸钢总重，铬的重量百分比为0.46％～0.54％，或者0.47％～0.51％，或者0.48％～0.50％。技术方案8.根据技术方案1-7中任一项所述的低合金铸钢，其特征在于，相对于所述低合金铸钢总重，镍的重量百分比为0.52％～0.59％，或者0.53％～0.57％，或者0.54％～0.58％，或者0.55％～0.56％。技术方案9.根据技术方案1-8中任一项所述的低合金铸钢，其特征在于，相对于所述低合金铸钢总重，钼的重量百分比为0.36％～0.44％，或者0.37％～0.43％，或者0.37％～0.42％，或者0.39％～0.41％。技术方案10.根据技术方案1-9中任一项所述的低合金铸钢，其特征在于，相对于所述低合金铸钢总重，铝的重量百分比为0.03％～0.05％，或者0.03％～0.04本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低合金铸钢，其特征在于，各组分及其相对于所述低合金铸钢总重的重量百分比如下：碳0.20％～0.30％、硅0.20％～0.40％、锰0.95％～1.05％、磷≤0.020％、硫≤0.020％、铬0.45％～0.55％、镍0.50％～0.60％、钼0.35％～0.45％、铝0.02％～0.06％、铌0.01％～0.05％、铜≤0.20％，且须满足0.03％≤铝+铌≤0.09％；余量为铁及其他不可避免的元素。
【技术特征摘要】
1.一种低合金铸钢，其特征在于，各组分及其相对于所述低合金铸钢总重的重量百分比如下：碳0.20％～0.30％、硅0.20％～0.40％、锰0.95％～1.05％、磷≤0.020％、硫≤0.020％、铬0.45％～0.55％、镍0.50％～0.60％、钼0.35％～0.45％、铝0.02％～0.06％、铌0.01％～0.05％、铜≤0.20％，且须满足0.03％≤铝+铌≤0.09％；余量为铁及其他不可避免的元素。2.根据权利要求1所述的低合金铸钢，其特征在于，相对于所述低合金铸钢总重，碳的重量百分比为0.24％～0.28％。3.根据权利要求1所述的低合金铸钢，其特征在于，相对于所述低合金铸钢总重，硅的重量百分比为0.24％～0.35％。4.根据权利要求1所述的低合金铸钢，其特征在于，相对于所述低合金铸钢总重，锰的重量百分比为0.96％～1.02％。5.根据权利要求1所述的低合金铸钢，其特征在于，相对于所述低合金铸钢总重，铬的重量百分比为0.47％～0.51％。6.根据权利要求1所述的低合金铸钢，其特征在于，相对于所述低合金铸钢总重，镍的重量百分比为0.53％～0.57％。7.根据权利要求1所述的低合金铸钢，其特征在于，相对于所述低合金铸钢总重，钼的重量百分比为0.37％～0.42％。8.根据权利要求1所述的低合金铸钢，其特征在于，相对于所述低合金铸钢总重，铜的重量百分比≤0.12％。9.根据权利要求1所述的低合金铸钢，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：文超，张俊新，
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
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。