一种机车用中等强度耐-60℃低温冲击可焊铸钢及其制备方法、制备装置和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种机车用中等强度耐

【技术实现步骤摘要】
一种机车用中等强度耐
‑
60
℃
低温冲击可焊铸钢及其制备方法、制备装置和存储介质


[0001]本专利技术涉及金属材料
，具体而言，尤其涉及一种机车用中等强度耐
‑
60℃低温冲击可焊铸钢及其制备方法、制备装置和存储介质。

技术介绍

[0002]近年来，随着国家大力发展高原铁路事业、与俄罗斯等国家开展机车项目合作，机车将越来越多地在极寒(温度低于
‑
40℃)地区运行。极寒环境对机车零部件，特别是机车车体底架和转向架构架装配中起承载、吊拉作用的铸钢件提出了更高的要求。目前，国内机车构架装配中的铸钢件材质以ZG230
‑
450和ZG25MnCrNi为主，其中ZG230
‑
450材质焊接性能良好，但强度低、耐低温冲击性能差；ZG25MnCrNi材质强度达中等以上，但焊接性能和耐低温冲击性能相对较差。所以，急需一种具备中等以上强度、焊接性能良好、耐
‑
60℃超低温冲击(考虑极端条件和可靠性，将耐低温冲击要求提高)的铸钢材质，来满足极寒环境下机车运用需求。

技术实现思路

[0003]根据上述提出的ZG230
‑
450材质强度低、耐低温冲击性能差；ZG25MnCrNi材质焊接性能和耐低温冲击性能相对较差的技术问题，而提供一种机车用中等强度耐
‑
60℃低温冲击可焊铸钢及其制备方法、制备装置和存储介质。本专利技术主要通过设计一种全新化学成分的铸钢材质，通过特定的热处理工艺，使该材质具有中等强度、耐超低温冲击、优秀的可焊性等特性，进而实现在极寒超低温环境仍能使机车正常运行且具有足够可靠性的目标。
[0004]本专利技术采用的技术手段如下：
[0005]一种机车用中等强度耐
‑
60℃低温冲击可焊铸钢，其化学成分质量百分比为：
[0006]C：0.15～0.19，Si：0.20～0.40，Mn：0.75～0.9，P：≤0.025，S：≤0.025，Cu：≤0.10，Ni：0.25～0.35，Cr：0.10～0.20，Mo：≤0.10，V：≤0.05，CEV：0.34～0.43，Pcm：0.21～0.28。
[0007]本专利技术还提供了一种机车用中等强度耐
‑
60℃低温冲击可焊铸钢的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1、依据钢中各元素比例及作用，设计可焊铸钢的化学成分；
[0009]S2、基于获得的化学成分对可焊铸钢进行热处理工艺；
[0010]S3、获得具有中等强度、
‑
60℃冲击吸收能量≥20J的铸钢材质，以及铸钢的力学性能指标；
[0011]S4、使用焊条或焊丝与获得的铸钢焊接。
[0012]进一步地，所述步骤S1中，碳当量范围值在0.34％
‑
0.43％之间，焊接裂纹敏感指数在0.21％
‑
0.28％之间，可焊铸钢具有极优的焊接性能。
[0013]进一步地，所述步骤S1中，可焊铸钢材料的钢液熔炼过程采用碱性电弧炉和炉外
精炼冶炼的方式，或采用碱性电弧炉和中频炉熔炼的方式，用于更准确的控制化学成分和非金属夹杂物含量及形态，其中，炉外精炼冶炼过程在LF炉中进行，非金属夹杂物相关要求按TB/T 2942.1
‑
2020中相关内容执行。
[0014]进一步地，所述步骤S2中，基于获得的化学成分，采用预备热处理、淬火和高温回火的热处理工艺，实现低碳、低合金条件下获得中等强度的目标；
[0015]具体步骤如下：
[0016]S21、预备热处理：热处理曲线见附图2。铸件装载热处理炉，装炉后设定保温温度900
±
15℃并开始升温，升温速度(时间)不小于4.5h，升至保温温度后保温时间不小于4.5h，升温+保温时间不小于9.5h，保温结束后空冷至室温；
[0017]S22、淬火：热处理曲线见附图3。将步骤S21中预备热处理后的铸件装载热处理炉，入炉温度不大于350℃，装炉后设定保温温度900
±
10℃并开始升温，升温速度(时间)无要求，升至保温温度后保温3
‑
3.5h，保温结束后立即入水冷却至常温；
[0018]S23、高温回火：热处理曲线见附图4。将步骤S22中淬火后的铸件装载热处理炉，入炉温度不大于300℃，装炉后设定保温温度570
±
20℃并开始升温，升温速度(时间)无要求，升至保温温度后保温3
‑
3.5h，保温结束后空冷至室温。
[0019]进一步地，所述步骤S3中，通过特定化学成分和热处理工艺，获得具有中等强度、
‑
60℃冲击吸收能量≥20J的铸钢材质，可焊铸钢的力学性能指标为：抗拉强度≥520MPa，屈服强度≥350MPa，断后伸长率≥17％，试验温度为
‑
60℃，AKV≥20J。
[0020]进一步地，所述步骤S4中，焊条使用GB/T5117中规定的E5015牌号或E5016牌号；焊丝使用GB/T 8110中规定的ER50
‑
6牌号。
[0021]本专利技术还提供了一种机车用中等强度耐
‑
60℃低温冲击可焊铸钢制备装置，用于上述机车用中等强度耐
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60℃低温冲击可焊铸钢的制备方法中，包括：
[0022]化学成分单元，用于依据钢中各元素比例及作用，设计可焊铸钢的化学成分；
[0023]热处理工艺单元，基于获得的化学成分，用于对可焊铸钢进行热处理工艺；
[0024]铸钢材质单元，用于获得具有中等强度、
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60℃冲击吸收能量≥20J的铸钢，以及铸钢的力学性能指标；
[0025]焊接单元，用于使用焊条或焊丝与获得的铸钢焊接。
[0026]本专利技术还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机指令集；所述计算机指令集被处理器执行时实现上述机车用中等强度耐
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60℃低温冲击可焊铸钢的制备方法。
[0027]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0028]1、本专利技术提供的机车用中等强度耐
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60℃低温冲击可焊铸钢及其制备方法、制备装置和存储介质，使机车用铸钢件具备了同时满足中等强度、耐超低温冲击、可焊性优良等高要求指标的能力，为机车在极寒地区运行可供了可靠保障。另外，船舶、机械制造等有相关要求的行业，同样可以使用本专利技术解决中等强度、耐超低温冲击、可焊性等需求。
[0029]2、本专利技术提供的机车用中等强度耐
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60℃低温冲击可焊铸钢及其制备方法、制备装置和存储介质，实际生产的可焊铸钢材质碳当量范围值为0.37％
‑
0.38％之间，焊接裂纹敏感指数为在0.24％
‑
0.25％之间，说明本材质具有极其优良的焊接性能；其力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机车用中等强度耐
‑
60℃低温冲击可焊铸钢，其特征在于，其化学成分质量百分比为：C：0.15～0.19，Si：0.20～0.40，Mn：0.75～0.9，P：≤0.025，S：≤0.025，Cu：≤0.10，Ni：0.25～0.35，Cr：0.10～0.20，Mo：≤0.10，V：≤0.05，CEV：0.34～0.43，Pcm：0.21～0.28。2.一种如权利要求1所述的机车用中等强度耐
‑
60℃低温冲击可焊铸钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、依据钢中各元素比例及作用，设计可焊铸钢的化学成分；S2、基于获得的化学成分对可焊铸钢进行热处理工艺；S3、获得具有中等强度、
‑
60℃冲击吸收能量≥20J的铸钢材质，以及铸钢的力学性能指标；S4、使用焊条或焊丝与获得的铸钢焊接。3.根据权利要求2所述的机车用中等强度耐
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60℃低温冲击可焊铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，碳当量范围值在0.34％
‑
0.43％之间，焊接裂纹敏感指数在0.21％
‑
0.28％之间，可焊铸钢具有极优的焊接性能。4.根据权利要求2或3所述的机车用中等强度耐
‑
60℃低温冲击可焊铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，可焊铸钢材料的钢液熔炼过程采用碱性电弧炉和炉外精炼冶炼的方式，或采用碱性电弧炉和中频炉熔炼的方式，用于更准确的控制化学成分和非金属夹杂物含量及形态，其中，炉外精炼冶炼过程在LF炉中进行，非金属夹杂物相关要求按TB/T 2942.1
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2020中相关内容执行。5.根据权利要求2所述的机车用中等强度耐
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60℃低温冲击可焊铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，基于获得的化学成分，采用预备热处理、淬火和高温回火的热处理工艺，实现低碳、低合金条件下获得中等强度的目标；具体步骤如下：S21、预备热处理：铸件装载热处理炉，装炉后设定保温温度900
±
15℃并开始升温，升温时间不小于4.5h，升至保温温度后保温时间不小于4.5h，升温+保温时间不小于9.5h，保温结束后...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兰国，林琳，王宸，李木子，胡雪婷，曹环宇，王炳楠，
申请(专利权)人：中车大连机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：