一种高强韧性低合金铸钢及其制备方法技术

本发明专利技术为一种高强韧性低合金铸钢及其制备方法。该铸钢的组分以及各组分质量百分比为：0.1％

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧性低合金铸钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于铸钢材料
，涉及一种低合金高强韧性铸钢。

技术介绍

[0002]低合金高强韧性铸钢是在铸造碳钢的基础上，通过加入少量合金元素，并通过适当的热处理，提高强度和韧性，并改善其力学性能而发展起来的一类用钢。因为优良力学和物理化学性能，广泛应用于运输、矿山、石油、冶金、船舶等力学制造业中。
[0003]近30年来，高强韧性低合金铸钢随着熔铸技术的进步而得到迅猛发展，由于铸钢材料在恶劣环境(重载、冲击等)下应用，对低合金铸钢材料的力学性能提出了进一步要求，具有高强度、高韧性、高塑性的低合金铸钢材料成为未来的研究重点。专利CN109750220A公开了一种抗拉强度1200MPa，室温冲击30J，延伸率10％的高强韧性铸钢材料(材料成分中各元素的重量百分比(wt％)为0.3％
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0.4％C，0.6
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1.4％Si，0.8
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1.3％Si，0.8
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1.3％Mn，0.6
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1.4％Cr，0.03
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0.1％RE，0.1
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0.4％Mo，0.06
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0.15％V，S、P≤0.03％，余量为Fe。)，虽然抗拉强度达到了1200MPa，但韧性与塑性方面还存在一些不足，冲击功仅为30J、延伸率为10％。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的为针对当前技术中存在的问题，提供一种高强韧性低合金铸钢及其热处理方法。该合金铸钢通过添加的微量元素Nb、V、Ti从而起到细化晶粒的作用。制备方法采用复合
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微合金化方式。本专利技术得到的材料为综合力学性能优越，铸造成型容易，工序简单，是一种兼顾高强度的同时具有高韧性、高塑性的铸钢。
[0005]本专利技术的技术方案是，
[0006]一种高强韧性低合金铸钢，其组分以及各组分质量百分比为：0.1％
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0.3％C，0.4％
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0.8％Si，0.6％
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0.85％Mn，0.6％
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1.2％Cr，0.3％
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0.7％Mo，0.5％
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1％Ni，0.02％
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0.08％V，0.02％
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0.08％Nb，0.02％
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0.08％Ti，0.01％
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0.05％Cu，S≤0.01％，P≤0.01％，余量为Fe。
[0007]所述的高强韧性低合金铸钢的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0008]步骤一：配料，按照配比称量原料，所述的原料包括：工业纯铁、纯硅、电解锰、电解镍、电解铜、金属铬、海绵钛、钼铁、钒铁、铌铁；
[0009]步骤二：熔炼，利用真空熔炼炉熔炼，先合炉抽真空，真空度≤1pa，放入相关原料；融化后在1580℃
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1680℃下精炼5min
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20min；
[0010]步骤三：浇铸，真空炉炉内浇注，1540℃
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1620℃，连续稳定地将钢液浇铸至准备好的模具中进行成型，整个浇铸过程在2～3分钟内完成，在真空状态下随炉冷却至室温，得到铸钢成品；
[0011]所述的高强韧性低合金铸钢的制备方法，还包括：
[0012]步骤四：热处理，将步骤三得到的铸钢在820℃
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900℃下正火保温60min
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120min，然后空冷；然后再升温到840℃
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940℃下保温30min
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120min，然后水冷淬火；最后再调整温
度至540℃
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620℃回火，保温90min
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150min，再空冷。
[0013]所述的步骤四中，正火温度优选为Ac3温度点以上30℃
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60℃，淬火温度优选为Ac3温度以上50℃
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100℃。所述的Ac3温度点为为加热时转变为奥氏体的终了温度。
[0014]本专利技术的实质性特点为：
[0015]本专利技术在材料的组成：采用复合
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微合金化方式，添加多种微量元素Nb、V、Ti，起到细化晶粒的作用。通过Thermo
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Calc软件进行模拟计算结合大量实验与分析，找出最佳的成分优化，发现了适合的合金元素搭配。
[0016]制备方法上：采用真空熔炼炉熔炼，合金原料选用纯度99％以上的工业纯铁以及电解金属，保证了原料本身的纯净度；真空度≤1pa，1620℃下精炼10min，2分30秒完成浇铸。热处理工艺为正火+调质处理。
[0017]本专利技术的有益效果为：
[0018](1)成分设计上：采用Thermo
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Calc软件针对合金元素以及合金含量进行系统的热力学模拟，得到各元素以及元素之间的协同作用。充分发挥合金元素对合金钢的性能的影响，同时多种微量元素共同添加，能够起到很好的细化晶粒的作用，抑制了合金碳化物的长大，使之形成细小的合金碳化物，并能够均匀分布在基体上，改善了合金钢的韧性与塑性；
[0019](2)众所周知，铸造合金钢的强度与韧性是一种相反关系，强度越高，韧性越差。相对于国内现行的国家标准(CBY14408
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2014)中高级别的铸钢牌号1450(抗拉强度MPa)
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18J(冲击韧性)
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4(延伸率，％)、1240(抗拉强度MPa)
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22(冲击韧性)
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5(延伸率，％)，以及现阶段报道的最佳强韧匹配的合金钢公开号为CN109750220A的专利中公开的一种高强韧性低合金铸钢材料，其室温抗拉强度为1200(延伸率)
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33J(冲击韧性)
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12(延伸率，％)而言，本专利技术实施例1、2、3，力学性能可以达到室温状态下的抗拉强度在1200MPa以上，同时兼具14％左右的延伸率以及不低于50J的室温冲击功，有更好的强韧匹配关系，可以大大扩展了高强韧性低合金铸钢材料的应用范围。
附图说明
[0020]图1为实施例1得到的高强韧性低合金铸钢正火+调质处理后的金相组织放大500倍的图片。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完成地描述，同时所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]实施例1
[0023]本实施例提供一种高强韧性低合金铸钢及其制造方法，其组分及其各组分质量百分比为：0.22％C，0.7％Si，0.77％Mn，1.05％Cr，0.57％Mo，0.54％Ni，0.05％V，0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强韧性低合金铸钢，其特征为该铸钢组分以及各组分质量百分比为：0.1％
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0.3％C，0.4％
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0.8％Si，0.6％
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0.85％Mn，0.6％
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1.2％Cr，0.3％
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0.7％Mo，0.5％
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1％Ni，0.02％
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0.08％V，0.02％
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0.08％Nb，0.02％
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0.08％Ti，0.01％
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0.05％Cu，S≤0.01％，P≤0.01％，余量为Fe。2.如权利要求1所述的高强韧性低合金铸钢的制备方法，其特征为该方法包括以下步骤：步骤一：配料，按照配比称量原料，所述的原料包括：工业纯铁、纯硅、电解锰、电解镍、电解铜、金属铬、海绵钛、钼铁、钒铁、铌铁；步骤二：熔炼，利用真空熔炼炉熔炼，先合炉抽真空，真空度≤1pa，放入相关原料；融化后在1580℃
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1680℃下...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵维民，董立山，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：