一种高硬度低合金铸钢件的生产方法技术

本发明专利技术属于铸钢件铸造生产领域，特别涉及一种高硬度低合金铸钢件的生产方法。一种高硬度低合金铸钢件的生产方法，铸钢件的材料元素质量百分含量：C:0.25~0.39%，Si≤0.50%，Mn≤1.3%，P≤0.035%，S≤0.025%，Ni≤2.0%，Cr≤1.75%，Mo≤0.60%，Cu≤0.15%，V≤0.020%，未列出元素为微量残余元素；通过现场批量验证，采用本发明专利技术方法，结合现场的实际生产数据加上大量的试验总结，确定从铸件的生产流程、材料成分设计和热处理工艺参数入手，最终可实现本发明专利技术类型铸件的生产并获得高硬度的高力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高硬度低合金铸钢件的生产方法
本专利技术属于铸钢件铸造生产领域，特别涉及一种高硬度低合金铸钢件的生产方法。
技术介绍
高硬度的低合金铸钢件质量要求较高，外观要求不得有线型缺陷、缩松、冷疤、裂纹等，整个铸件还需要进行NDT检测，NDT超标缺陷必须挖除修补合格。力学性能方面，铸件需要通过调质，即淬火+回火，获得一定的塑韧性外，硬度一般要求在300～360HB，且在一定壁厚深度内硬度不能低于下限要求。此类铸件考虑到成本、铸造性能及焊接性，多数选择低中碳的低合金钢材料生产。铸钢件材质元素质量百分含量：C:0.25~0.39%，Si≤0.50%，Mn≤1.3%，P≤0.035%，S≤0.025%，Ni≤2.0%，Cr≤1.75%，Mo≤0.60%，Cu≤0.15%，V≤0.020%，未列出元素为微量残余元素。此类铸件传统的生产流程为打箱—落砂—切割冒口—高温退火—NDT检测—焊接缺陷—焊后消应力—NDT检测—淬火—回火—加工，以往的生产方法存在以下问题：1.成分设计不当，致使淬火、回火后硬度达不到标准要求；若淬火和回火后硬度达到标准要求，但因材料淬透性差，硬度从铸件表面向铸件次表面下降过快，即使淬火和回火后加工量再小，也使铸件最终表面硬度满足不了标准要求。2.成分若设计合理，淬火和回火硬度可达到标准要求，铸件会产生一定深度的淬硬层，由于淬火和回火后，后序加工量过大，导致最终铸件表面硬度无法满足标准要求。针对这种高硬度要求高的铸钢件，需专利技术一种合适的生产流程及方法，使铸件最终满足高硬度的力学性能要求。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术的不足，针对高硬度的低合金铸钢件，专利技术一种能最终满足铸件力学性能及高硬度的铸造生产方法，降低铸造成本，提高生产效率，且操作简便，安全可靠。本专利技术的技术方案为：一种高硬度低合金铸钢件的生产方法，铸钢件的材料元素质量百分含量：C:0.25~0.39%，Si≤0.50%，Mn≤1.3%，P≤0.035%，S≤0.025%，Ni≤2.0%，Cr≤1.75%，Mo≤0.60%，Cu≤0.15%，V≤0.020%，未列出元素为微量残余元素。所述铸钢件生产流程为：打箱—落砂—切割冒口—高温退火—NDT检测—焊接缺陷—焊后消应力—NDT复检—粗加工—淬火——回火—精加工；且所述铸钢件的化学成分设计应满足淬透性DI=0.54C*(0.7Si+1)*(3.3333Mn+1)*(2.16Cr+1)*(3Mo+1)*(0.363Ni+1)*(0.365Cu+1)*(1.73V+1)≥1.3*铸件有效壁厚，壁厚单位是mm，公式中元素符号代表其质量百分含量；所述铸钢件热处理淬火的保温温度为840～880℃，温度过低，铸件淬火容易出现硬度达不到标准要求；温度过高，铸件变形增大，且选择10～15%的PAG淬火液进行淬火；所述铸钢件热处理回火的温度为450～560℃，具体的回火温度选择以达到标准所要求硬度上限增加10～20HB为主，即340～370HB来选择确定；所述铸钢件热处理淬火和回火的保温时间根据铸件有效壁厚计算，保温时间=（1～2）min/mm*铸件有效壁厚+（60～180）min。为避免破坏铸件表面高硬度层，加工去除量不易过大，具体的加工去除量主要根据具体铸件大小及淬火和回火变形程度来选定，要求淬火和回火后铸件表面的淬硬层的加工去除量不能超过5～10mm。为了使材料的淬透性得到充分发挥，铸件淬火后不会导致开裂现象，且变形小，所述淬火液搅拌循环要充分且均匀，淬火烈度在1.0～1.2之间。本专利技术的生产方法，从改进铸件生产流程、铸件材料主要化学成分的含量设计、淬火和回火参数选择入手，将传统的生产流程中一次加工改为两次加工，即淬火前后分别加工；铸件材料选择及成分设计除了材料碳当量满足焊接性以外，还要满足材料淬火和回火后硬度及其它力学性能需求，更主要的是核算材料的淬透性DI，可保证铸件有一定的淬硬深度，保证加工后，最终实现铸件表面硬度符合标准要求，同时获得高硬度的高力学性能。因此，采用本专利技术方法，简单易行，可操作性强，能够指导这种高硬度铸钢件的铸造设计与生产，同时对其它同类材质铸件的生产也具有指导意义。具体实施方式本专利技术针对的铸件的材料元素质量百分含量：C:0.25~0.39%，Si≤0.50%，Mn≤1.3%，P≤0.035%，S≤0.025%，Ni≤2.0%，Cr≤1.75%，Mo≤0.60%，Cu≤0.15%，V≤0.020%，未列出元素为微量残余元素。具体技术方案如下：1.改进铸件生产流程：铸件生产流程为打箱—落砂—切割冒口—高温退火—NDT检测—焊接缺陷—焊后消应力—NDT复检—粗加工—淬火—回火—精加工；本专利技术将传统的生产流程中一次加工改为两次加工，即淬火前后分别加工，要求淬火和回火后铸件表面的淬硬层的再次加工去除量不能超过5～10mm，加工去除量过大会破坏铸件表面高硬度层，具体的加工去除量主要根据具体铸件大小及淬火回火变形程度来选定。2.铸件材料主要化学成分的含量设计：这类铸件材料选择及成分设计除了考虑材料碳当量满足焊接性以外，还要考虑满足材料淬火和回火后硬度，及其它力学性能需求，更主要的是铸钢件的化学成分设计应满足淬透性DI=0.54C*(0.7Si+1)*(3.3333Mn+1)*(2.16Cr+1)*(3Mo+1)*(0.363Ni+1)*(0.365Cu+1)*(1.73V+1)*25.2≥1.3*铸件有效壁厚，公式中代入各元素的质量百分含量,铸件有效壁厚单位为mm。根据实际批量铸件及试块试验验证，在此基础上，可保证铸件有一定的淬硬深度，保证最终加工后，铸件表面硬度符合标准要求。3.淬火和回火参数选择：铸件淬火的保温温度为840～880℃，温度过低，铸件淬火容易出现淬火硬度不符合标准；温度过高，铸件变形增大。回火的温度根据铸件的硬度要求来确定，一般为450～560℃，具体的回火温度选择以达到标准所要求硬度上限增加10～20HB为主，即340～370HB来选择确定。淬火和回火的保温时间根据铸件有效壁厚计算，保温时间=铸件有效壁厚*（1～2）min/mm+（60～180）min,铸件有效壁厚单位为mm。为了使材料的淬透性得到充分发挥，铸件淬火后不会导致开裂现象，且变形小，选择10～15%的PAG淬火液淬火，淬火液搅拌循环要充分且均匀，淬火烈度在1.0～1.2之间。实施例：铸件各主要成分及其质量百分比含量选择，主要根据铸件有效壁厚来选择，在有效壁厚已知的情况下，保证所选材料的淬透性DI≥1.3*铸件有效壁厚，在此基础上，根据所规定的成分范围再确定各主要元素含量，见表1：表1不同成分的淬透性项目C的百分含量Si的百分含量Mn的百分含量Cr的百分含量Ni的百分含量Mo的百分含量V的百分含量Cu的百分含量DI（in）DI（mm）件10.320.360.631.040.200.230.0100.054.16105件20.290.400.701.370.410.470.0130.097.75195件30.320.460.751.461.240.410.0080.0511.01278件40.300.391.231.360.640.390.0100.0711.73296件50.320.461.281.43本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高硬度低合金铸钢件的生产方法，其特征在于，所述铸钢件的化学成分设计应满足淬透性DI=0.54C*(0.7Si+1)*(3.3333Mn+1)*(2.16Cr+1)*(3Mo+1)*(0.363Ni+1)*(0.365Cu+1)*(1.73V+1)*25.2≥1.3*铸件有效壁厚，公式中元素符号代表其质量百分含量, 铸件有效壁厚单位为mm；所述铸钢件的生产流程为：打箱—落砂—切割冒口—高温退火—NDT检测—焊接缺陷—焊后消应力—NDT复检—粗加工—淬火—回火—精加工。

【技术特征摘要】
1.一种高硬度低合金铸钢件的生产方法，其特征在于，所述铸钢件的化学成分设计应满足淬透性DI=0.54C*(0.7Si+1)*(3.3333Mn+1)*(2.16Cr+1)*(3Mo+1)*(0.363Ni+1)*(0.365Cu+1)*(1.73V+1)*25.2≥1.3*铸件有效壁厚，公式中元素符号代表其质量百分含量,铸件有效壁厚单位为mm；所述铸钢件的生产流程为：打箱—落砂—切割冒口—高温退火—NDT检测—焊接缺陷—焊后消应力—NDT复检—粗加工—淬火—回火—精加工。2.根据权利要求1所述的一种高硬度低合金铸钢件的生产方法，其特征在于，所述铸钢件的生产流程中加工去除量，根据铸件大小及淬火、回火变形程度来选定，要求淬火和回火后铸件表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：马进，黄敬，周辉，郭小强，
申请(专利权)人：共享铸钢有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏,64