一种高强度焊接专用铸钢及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强度焊接专用铸钢及其制备方法，所述高强度焊接专用铸钢的化学成分重量百分比为：C0.17％～0.27％，Si0.2％～0.4％，Mn0.6％～0.9％，Cr0.8％～1.2％，S≤0.02％，P≤0.02％，Nb0.15％～0.3％，Ni0.05％～0.15％，余量为Fe。本发明专利技术旨在提供一种高强度焊接专用铸钢及其制备方法，制得的结构钢具有高强度，高的减重潜力和高的焊接性能。高的减重潜力和高的焊接性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度焊接专用铸钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉铸钢冶炼
，特别涉及一种高强度焊接专用铸钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国制造业转型升级速度加快，国内市场对零部件的要求将不断提高，高强度铸钢市场需求将会不断增长，行业未来发展前景广阔。大型铸钢件具有成形相对容易、生产成本较低等特点，因而广泛应用于矿山、水泥、煤炭、石油、电力、船舶、机械等领域。但是大型铸钢件在成形过程中容易出现缩松、缩孔、气孔和裂纹等缺陷，从而影响大型铸钢件的力学性能和使用寿命，对企业和国民经济造成较大的损失。
[0003]微合金化钢是在普通碳钢或低合金钢的基础上添加微量的铌、钒、钛、硼、铝、锆和稀土中的一种或多种微合金元素而形成的高性能钢种。在低碳铸钢中添加微合金元素的主要目的，是通过微合金化作用来提高其屈服强度、抗拉强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性能、耐腐蚀性能、抗高温性能、抗氧化性能等使用性能，以及铸造成形性能、机械加工性能、焊接性能和热处理性能等加工成形性能中的一种或多种，从而制备高性能的微合金化铸钢材料。
[0004]目前国内的重卡后桥壳主要分为两种铸造桥壳以及冲焊桥壳，而冲焊桥壳具有钢材料利用率高、废品率低、生产率高的特点，这符合未来车辆生产与发展的需求，但现有标准GB/T7659
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2010推荐的材料力学性能，不适宜现有商用车重卡冲焊桥壳附件市场的轻量化、节能降本、环保排放的实施。
[0005]基于上述现状，目前市场上急需一种高强度焊接专用铸钢及其制备方法，制得的结构钢具有高强度，高的减重潜力和高的焊接性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在提供一种高强度焊接专用铸钢及其制备方法，制得的结构钢具有高强度，高的减重潜力和高的焊接性能。
[0007]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高强度焊接专用铸钢，所述高强度焊接专用铸钢的化学成分重量百分比为：C 0.17％～0.27％，Si 0.2％～0.4％，Mn0.6％～0.9％，Cr 0.8％～1.2％，S≤0.02％，P≤0.02％，Nb 0.15％～0.3％，Ni 0.05％～0.15％，余量为Fe。
[0008]一种高强度焊接专用铸钢的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤S1，以废钢、废铁为原料，按设计铸钢的组分配取废钢、合金元素补充源；
[0010]步骤S2，先将废钢、废铁加入中频感应炉进行熔炼，待熔化得到钢液后，再往钢液中加入部分合金元素补充源，按重量计占总合金补充源的50％～60％；待所加合金元素补充源完全熔化后，扒渣并取样进行炉前钢水化学成分检测；
[0011]步骤S3，根据步骤S2所检测出的炉前钢水化学成分，计算最终所需合金元素的量，根据计算结果调整剩余部分合金元素补充源的成分和用量至目标合金成分范围并加入钢水中，搅拌直至其完全熔化后，静置得到待微合金化的钢液；
[0012]步骤S4，将钢液移至钢包中，并于1650℃～1680℃出钢浇铸，出钢过程中加碳粉增碳，并在钢包底部预先加纯铝脱氧，所得铸件经焊接后，经热处理后得到铸件。
[0013]作为本专利技术的进一步设置，所述步骤S1中合金元素补充源为C、Si、Mn、Cr、Ni、Nb与铁形成的合金。
[0014]作为本专利技术的进一步设置，所述步骤S2中熔化得到钢液后将炉温控制在1540℃～1590℃，加入部分合金元素补充源后，将炉温升至1650℃以上。
[0015]作为本专利技术的进一步设置，所述步骤S2中添加的为部分C、Si、Mn、Cr、Ni合金补充源。
[0016]作为本专利技术的进一步设置，所述步骤S3中添加的为剩余的C、Si、Mn、Cr、Ni合金补充源以及全部的Nb合金补充源，其中Nb合金补充源在最后加入。
[0017]作为本专利技术的进一步设置，所述热处理包括淬火和回火；
[0018]所述淬火处理的条件为：在箱式电阻炉中以80℃/h～120℃/h的速度升温至900℃～920℃，保温1.5～2.5h，然后油冷至室温；
[0019]所述回火热处理的条件为：在箱式电阻炉中以80℃/h～120℃/h的速度升温至450℃～480℃，保温1.5～3.0h，然后风冷至200～220℃，最后空冷至室温。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0021]1、本专利技术提供的一种高强度焊接专用铸钢及其制备方法，通过在常规基础上提高了Cr、Ni和Nb的含量，Cr加入钢中能显著改善钢的抗氧化作用，增加钢的抗腐蚀能力和钢的淬透性，Ni在不影响钢塑性的前提下能提高钢的强度，扩大铁的奥氏体区，形成稳定的奥氏体，Nb能与C、N结合形成析出物，还能与C形成碳化物NbC，能提高合金钢的晶粒细化强化和析出强化，从而提高钢材的强韧性和焊接性能。
[0022]2、本专利技术提供的一种高强度焊接专用铸钢及其制备方法，Cr和Ni含量的提高不仅使钢材能淬火完全形成奥氏体，Nb形成的析出物和碳化物，首先固溶于铁素体基体中的Nb能起到固溶强化的作用，其次析出物和碳化物可以促进晶粒成核，细化铸钢组织，固定奥氏体晶界，提高其奥氏体的再结晶温度，防止其晶粒长大达到细化晶粒的目的，最终提高了铸钢件的塑性和冲击韧性。
[0023]3、本专利技术提供的一种高强度焊接专用铸钢及其制备方法，该技术采用淬火油冷
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回火风冷再空冷的热处理工艺，在淬火和回火过程中，能促进NbC和碳氮化物的形成，改善了铸钢铸件的组织，细化了钢组织中的晶粒，提高了铸钢件的强韧性。
具体实施方式
[0024]下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]实施例1
[0026]高强度焊接专用铸钢的化学成分重量百分比为：C 0.17％，Si 0.2％，Mn 0.6％，Cr 0.8％，S≤0.02％，P≤0.02％，Nb 0.15％，Ni 0.05％，余量为Fe。
[0027]制备方法如下：
[0028]步骤S1，以废钢、废铁为原料，按设计铸钢的组分配取废钢、合金元素补充源，合金
元素补充源为C、Si、Mn、Cr、Ni、Nb与铁形成的合金；
[0029]步骤S2，先将废钢、废铁加入中频感应炉进行熔炼，待熔化得到钢液后，将炉温控制在1540℃℃，再往钢液中加入部分C、Si、Mn、Cr、Ni合金补充源，按重量计占总合金补充源的50％；将炉温升至1650℃以上，待所加合金元素补充源完全熔化后，扒渣并取样进行炉前钢水化学成分检测；
[0030]步骤S3，根据步骤S2所检测出的炉前钢水化学成分，计算最终所需合金元素的量，根据计算结果调整剩余的C、Si、Mn、Cr、Ni合金补充源以及全部的Nb合金补充源的成分和用量至目标合金成分范围并加入钢水中，其中Nb合金补本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度焊接专用铸钢，其特征在于，所述高强度焊接专用铸钢的化学成分重量百分比为：C0.17％～0.27％，Si0.2％～0.4％，Mn0.6％～0.9％，Cr0.8％～1.2％，S≤0.02％，P≤0.02％，Nb0.15％～0.3％，Ni0.05％～0.15％，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的一种高强度焊接专用铸钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，以废钢、废铁为原料，按设计铸钢的组分配取废钢、合金元素补充源；步骤S2，先将废钢、废铁加入中频感应炉进行熔炼，待熔化得到钢液后，再往钢液中加入部分合金元素补充源，按重量计占总合金补充源的50％～60％；待所加合金元素补充源完全熔化后，扒渣并取样进行炉前钢水化学成分检测；步骤S3，根据步骤S2所检测出的炉前钢水化学成分，计算最终所需合金元素的量，根据计算结果调整剩余部分合金元素补充源的成分和用量至目标合金成分范围并加入钢水中，搅拌直至其完全熔化后，静置得到待微合金化的钢液；步骤S4，将钢液移至钢包中，并于1650℃～1680℃出钢浇铸，出钢过程中加碳粉增碳，并在钢包底部预先加纯铝脱氧，所得铸件经焊接后，经热处理后得到铸件。3.根据权利要求2所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊杰，
申请(专利权)人：谷城县双银机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：