一种常温焊接铸钢及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种常温焊接铸钢及其制备方法，铸钢以质量百分比计包括下述组分：C0.16％～0.21％，Si≤0.8％，Mn0.8～1.50％，P≤0.030％，S≤0.025％，Cr≤0.30％，Ni0.40～0.80％，其余为Fe以及不可避免的微量杂质元素，碳当量Ceq＝C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5；Ceq≤0.44％；本铸钢的制备方法通过元素配比和冶炼过程控制，配合合适的热处理后续工艺，控制碳当量Ceq≤0.44％，使铸钢具有稳定的综合力学性能情况下，具有稳定的常温焊接性能，无需预热即可进行焊接，减低了焊接难度，保证了焊接质量，提高了焊接的效率，降低了焊接的成本。

A Normal Temperature Welded Cast Steel and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种常温焊接铸钢及其制备方法
本专利技术涉及铸造
，尤其涉及一种常温焊接铸钢及其制备方法。
技术介绍
本世纪初期，随着国民经济和基础建设的发展，工程机械也迅速发展，特别是挖掘机械，又称挖掘机机，广泛用于建筑、道路、矿山、河道等工程领域，主要作用是进行挖掘作业，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械，挖掘机挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及土壤和岩石等，挖掘机有别于其它的工程机械，其工作环境极其恶劣，往往对结构件的刚度、强度以及可靠性有更高的要求，挖掘机的工作装置的设计中，根据挖掘机总体布置设计的要求在满足各项功能要求的前提下需要拥有最小的自重，所以结构件需采用最优化设计，挖掘机的驱动机构通过动臂、斗杆带动铲斗运动，实现挖掘作业；国内挖掘机动臂、斗杆上都是使用16Mn钢板及部份锻件拼焊而成，形成的焊缝长度很长，并且拼焊后的大臂和斗杆体形巨大，不能进行去应力退火处理，导致拼焊时产生的应力不能及时去除，同时挖掘机使用环境恶劣，开山、破石，低温下仍连接工作，工作时间长，一般情况下都是停人不停机，导致挖掘机的工作负载比较大，并且大臂和斗杆在使用过程中会产生很大的扭转力矩，伴随很强的冲击载荷和很大的惯性力，导致拼焊而成的动臂支座和斗杆支座拼焊处容易出现裂纹，从而导致故障率高，使挖掘机后期的维修成本很高，给挖掘机的用户造成巨大的时间和经济损失；人们尝试采用改变动臂、斗杆的材料来避免这种损失，用中碳合金钢铸件替代16Mn钢板拼焊件，减少焊接的长度，从而减少存在的风险，但是由于中碳合金钢的碳当量Ceq远远大于0.44％，导致焊接铸钢件时，焊缝附近要预热至250℃左右才能焊接，预热时间长，预热温度不易撑控，导致焊接性能差，焊接难度增大，焊接质量不稳定，严重影响挖掘机动臂、斗杆的生产效率和产品质量，影响挖掘机的成本和稳定性。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的以下问题，现有挖掘机动臂、斗杆上的中碳合金钢的碳当量Ceq远远大于0.44％，导致焊接时焊缝附近要预热至250℃左右，焊接性能差，焊接难度增大，焊接质量不稳定，严重影响挖掘机动臂、斗杆的生产效率和产品质量。本专利技术提供了一种常温焊接铸钢，其特征在于：以质量百分比计包括下述组分：C0.16％～0.21％，Si≤0.8％，Mn0.8～1.50％，P≤0.030％，S≤0.025％，Cr≤0.30％，Ni0.40～0.80％，其余为Fe以及不可避免的微量杂质元素，所述碳当量Ceq＝C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5；所述Ceq≤0.44％。一种常温焊接铸钢的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：将含碳量小于0.2％的废钢、废料与基础材料按照一定比例混合，然后投入中频感应电炉中熔化，同时添加合金进行第一次脱氧、增SI处理。步骤二、对炉内钢液取样进行光普分析，根据分析结果，确定各种合金的加入量，并投入到中频感应电炉，调整化学元素成分含量至合格。步骤三：待钢液温度达至要求的出钢温度时，在钢包内投入炉内钢液容量0.1％的合金进行二次脱氧，镇静3～5分钟后浇铸。步骤四：铸造成品进行热处理。在此基础上，所述步骤一中废钢、废料的含量为65％～80％，所述基础材料的比例为20％～35％。在此基础上，所述废钢、废料为同一材质的废钢件和废浇铸冒口。在此基础上，所述步骤一中加入的合金为65#Si-Fe合金。在此基础上，所述步骤二中合金的依次加入顺序为纯镍合金、锰铁合金、硅铁合金、铸造用球生铁合金。在此基础上，所述各种合金投入的时间间隔为5～10分钟，投料后搅拌均匀。在此基础上，所述步骤三中加入的合金为纯铝合金，用于钢液的最终脱氧。在此基础上，所述铸造成品的热处理步骤为：在室温情况下，以200～210℃/小时速率升温至920℃±10℃，保温4～5小时，然后风冷至室温。在此基础上，所述铸造成品的屈服强度ReL≥355N/mm2，抗拉强度Rm≥550N/mm2，延伸率A≥22％，冲击吸收功Akv≥27J。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本铸钢通过调整锰、镍等多种合金元素的比例，控制碳当量Ceq≤0.44％，使铸钢具有稳定的综合力学性能情况下，具有稳定的常温焊接性能，无需预热即可进行焊接，减低了焊接难度，保证了焊接质量，提高了焊接的效率，降低了焊接的成本。2、本铸钢的制备方法通过元素配比和冶炼过程控制，配合合适的热处理后续工艺，使铸钢在保证常温焊接性能的情况下，具有稳定的综合力学性能，操作简单，稳定可靠。具体实施方式以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1：一种常温焊接铸钢，以质量百分比计包括下述组分：C的含量为0.21％，Si的含量0.8％，Mn的含量0.8％，P的含量0.03％，S的含量0.010％，Cr的含量0.046％，Ni的含量0.8％，其余为Fe以及不可避免的微量杂质元素，碳当量Ceq＝0.21+0.8/24+0.8/6+0.8/40+0.046/5；Ceq＝0.406％。实施例2：一种常温焊接铸钢，以质量百分比计包括下述组分：C的含量0.16％，Si的含量0.25％，Mn的含量1.5％，P的含量0.026％，S的含量0.008％，Cr的含量0.042％，Ni的含量0.4％，其余为Fe以及不可避免的微量杂质元素，碳当量Ceq＝0.16+0.25/24+1.5/6+0.4/40+0.042/5；Ceq＝0.439％。实施例3：一种常温焊接铸钢，以质量百分比计包括下述组分：C的含量0.193％，Si的含量0.61％，Mn的含量1.14％，P的含量0.028％，S的含量0.012％，Cr的含量0.055％，Ni的含量0.437％，其余为Fe以及不可避免的微量杂质元素，碳当量Ceq＝0.193+0.61/24+1.14/6+N0.437/40+0.055/5；Ceq＝0.430％。实施例4：一种常温焊接铸钢，以质量百分比计包括下述组分：C的含量0.193％，Si的含量0.57％，Mn的含量1.20％，P的含量0.023％，S的含量0.025％，Cr的含量0.051％，Ni的含量0.436％，其余为Fe以及不可避免的微量杂质元素，碳当量Ceq＝0.193+0.57/24+1.2n/6+0.436/40+0.051/5；Ceq＝0.438％。实施例5：制备实施例1的铸钢，包括如下步骤：1：将含碳量小于0.2％的废钢件、废浇铸冒口清洗和烘干，减少表面的铁锈、泥污和油等杂质。2、将处理后的废钢、废料与基础材料混合，废钢件和废浇铸冒口的重量为1820kg，基材材料的重量为980kg，将混合的材料投入中频感应电炉中熔化，同时添加65#Si-Fe合金进行第一次脱氧、增SI处理。3、加热熔化0.65小时后，炉内内温度为1510℃，对炉内钢液取样进行光普分析，根据分析结果，按照实施例1的成分表，确定各种合金的加入量，依次为纯镍合金、锰铁合金、硅铁合金、铸造用球生铁合金,合金投入的时间间隔为10分钟，投料后搅拌均匀。4、投料后0.85小时后，再次对炉内钢液取样进行光普分析，确认是否满足实施例1的成分表，如果不满足，按照实施例1的成分表再次加入相应的合金，调整钢液中化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种常温焊接铸钢，其特征在于：以质量百分比计包括下述组分：C0.16％～0.21％，Si≤0.8％，Mn0.8～1.50％，P≤0.030％，S≤0.025％，Cr≤0.30％，Ni0.40～0.80％，其余为Fe以及不可避免的微量杂质元素，碳当量Ceq＝C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5；所述Ceq≤0.44％。

【技术特征摘要】
1.一种常温焊接铸钢，其特征在于：以质量百分比计包括下述组分：C0.16％～0.21％，Si≤0.8％，Mn0.8～1.50％，P≤0.030％，S≤0.025％，Cr≤0.30％，Ni0.40～0.80％，其余为Fe以及不可避免的微量杂质元素，碳当量Ceq＝C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5；所述Ceq≤0.44％。2.根据权利要求1所述的一种常温焊接铸钢的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：将含碳量小于0.2％的废钢、废料与基础材料按照一定比例混合，然后投入中频感应电炉中熔化，同时添加合金进行第一次脱氧、增SI处理。步骤二、对炉内钢液取样进行光普分析，根据分析结果，确定各种合金的加入量，并投入到中频感应电炉，调整化学元素成分含量至合格。步骤三：待钢液温度达至要求的出钢温度时，在钢包内投入炉内钢液容量0.1％的合金进行二次脱氧，镇静3～5分钟后浇铸。步骤四：铸造成品进行热处理。3.根据权利要求1所述的一种常温焊接铸钢的制备方法，其特征在于：所述步骤一中废钢、废料的含量为65％～80％，所述基础材料的比例为20％～35％。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：周效将，李永勤，李亦超，
申请(专利权)人：常州市常林永青铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32