【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铸钢，具体而言，涉及一种结构用含cu的mo-v微合金铸钢及其制备方法。
技术介绍
1、基于通过v、nb、ti等元素形成弥散分布碳化物提高钢的强度的微合金钢技术已应用五十余年，其技术经济优势显著，在钢铁工业中获得了广泛应用。微合金化低碳高强钢(hsla)占世界钢产量的15％左右，与通过淬火+回火型热处理形成马氏体回火组织(回火马氏体、回火屈氏体、回火索氏体)获得的高强钢相比，微合金钢的强化主要依赖于第二相析出而非添加大量淬透性提高合金元素。当轧制工艺合适时，可获得细小铁素体或贝氏体晶粒及高密度纳米第二相，钢的屈服强度最高可超过1200mpa，而其合金元素含量大大低于同强度级别淬火+回火类钢，有利于焊接性的改善及成本的降低，因此许多行业和工况中采用控轧控冷实现沉淀强化的hsla钢已经替代传统淬火+回火型钢。
2、对于船舶、石化、海工、建工等领域，大刚性结构部位往往需要采用大壁厚铸钢，这些铸钢对强韧性、焊接性等综合性能要求较高。为保证高强度和淬透性，淬火+回火型铸钢需要提高c和合金元素含量，但对韧性和焊接性产生不利影响。因存在这一矛盾，大壁厚铸钢难以同时兼顾材料的强韧性、热处理和焊接工艺性。与控轧控冷成型的钢板相比，铸钢内部位错密度少，且没有形变诱发细晶和第二相粒子形核过程，单纯依靠成分设计和热处理工艺调节，实现高密度纳米第二相析出强化难度很大。正因为微合金低碳铸钢性能调控手段有限，目前相关研究较hsla钢板少得多。国内现有公开论文公开的结果中，结构用非淬火+回火型微合金铸钢件屈服强度一般不超过450mpa，
3、总结国外非淬火+回火型微合金铸钢论文及专利情况，可知：德国设计了一种c-mn-mo-nb-v的微合金铸钢，其c质量分数为0.1％、mo质量分数为0.4％、mn质量分数为1.65％，采用正火+回火处理后获得多边形铁素体组织，屈服强度达到460mpa，延伸率为29％，断面收缩率为67％。美国专利us4634476公开了一种含cu铸钢，其元素质量百分数为c:0.07-0.12％；si:0.20-0.60％；mn:0.90-1.20％；mo:0.3-0.5；ni和cr≤0.35％；cu≤0.35％；v:0.05-0.1％的铸钢，其屈服强度为450-655mpa；抗拉强度为620-795mpa；-40℃kv2可达54j至95j，根据专利文本，该材料主要用于美国军舰制造，目的就是用来替代hy80和hy100铸钢。美国专利us2012/018019112a1提出了一种低合金铸钢，其合计质量百分数为c:0.1-0.2％；si:0.1-0.5％；mn:0.40-1.20％；cr:0.2-0.7％；ni:2-3％；mo:0.1-0.5％，屈服强度不低于600mpa，0℃kv2≥70j，但其实际采用了淬火+回火工艺。还有法国pont-a-mousson公司的mn-mo-nb系微合金铸钢centrishore v、paris-outreau公司的hrs牌号微合金铸钢，用于钢管，二者屈服强度均超过600mpa，主要采用nb作为微合金元素，但需要离心铸造工艺。综上所述，虽然国外已经存在屈服强度超过600mpa微合金钢，但其热处理工艺仍然采用淬火+回火，或者使用了特殊的铸造工艺，限制了其应用范围。
4、总结国内非淬火+回火型微合金铸钢论文及专利情况，可知：中南大学雷勇等在cn103194687a公开了一种低温用0.07c-1.4mn-0.35ni-0.3cr-0.3mo-0.05v铸钢，经正火+回火处理后，屈服强度为475mpa，-40℃u型缺口夏比冲击吸收能量为113j，但它主要强化方式并非第二相弥散强化，而是产生贝氏体强化。在目前公开的正火+回火型铸钢专利中，采用微合金碳化物进行沉淀强化作为主要强化方式的有cn1916217a、cn100491573c、cn1570182a、cn1330788c、cn1033845a。其中，专利cn1916217a和cn100491573c涉及的铸钢主要用于柴油机机座，其组织为铁素体+弥散碳化物，屈服强度为480-500mpa；专利cn1570182a和cn1330788c涉及的铸钢，碳含量最高可达0.5％，其组织为贝氏体+马氏体，该成分和组织限制了铸件最大尺寸且不可焊接，主要用于机械零件；而专利cn1033845a涉及的铸钢使用工况效果较好，主要用于结构中，其主要元素为c、mn、nb、ti、mo，但在450mpa以下，其屈服强度较低。
5、综上所述，通过文献及专利检索，虽然美国专利us4634476所描述的铸钢成分碳含量0.07-0.12％，硅含量0.20～0.60％，锰含量为0.90～1.20％，钼含量0.30-0.50％，钒含量为0.05～0.10％，氮含量为0.009～0.0125％，最高硫含量0.010％，铬含量不超过0.30％，最高镍含量0.30％，最高钛含量0.01％，最高铜含量0.35％，最高铝含量0.07％，磷最高含量0.015％，且其主要技术思路是通过添加不高于0.5％的mo和少量cu促进淬火+高温回火过程中贝氏体和cu时效相的析出，为提高铸钢的淬透性还添加了少量ni和cr，但其对于提高非淬火+回火型微合金沉淀强化型铸钢屈服强度等级的效果较差，且该方式制备的铸钢成本较高；故而，研究如何在提高铸钢低温韧性的基础上降低其铸造成本具有重大意义。
6、在专利cn1644748a中提及一种高硫减摩耐磨铸钢及其生产方法，包括适合于在550℃以下使用的高硫减摩耐磨铸钢一般在铸态下使用，也可进行消除内应力退火或正火、欠速淬火(应有与其适应的成分配方)；或铸造后在500～620℃高温回火；适合于在550～700℃使用的高硫减摩耐磨铸钢的热处理是：加热到900～1120℃保温后空冷淬火或油冷淬火，在600～720℃回火或铸造后在700～780℃高温回火，在不同的温度下，采取不同的热处理方式铸钢进行处理，但是其仍需采用淬火工艺，对于非淬火工艺的铸钢屈服等级的提高效果仍较差。
技术实现思路
1、有鉴本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种结构用含Cu的Mo-V微合金铸钢，其特征在于，所述铸钢材料以质量分数百分比计，由下列成分构成：C：0.06-0.13％、Mn：1.3-1.9％、Si：0.2-0.4％、Ni：0.5-1％、Mo：0.18-0.42％、V：0.05-0.09％、Cu：0.25-0.65％。
2.一种结构用含Cu的Mo-V微合金铸钢的制备方法，其特征在于，所述方法用于制备权利要求1中所述的一种结构用含Cu的Mo-V微合金铸钢，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种结构用含Cu的Mo-V微合金铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，常规冶炼指的是采用普遍的铸钢冶炼方法进行冶炼，且冶炼铸钢时，由于含铜钢中，Mn、Si、Ni可调节范围较宽，能够通过添加V、Nb进行微合金化，并加入Cr、Mo中的任意一种或多种元素联用。
4.根据权利要求2所述的一种结构用含Cu的Mo-V微合金铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，调整钢液温度，并将钢液浇注至模具中，出钢得到半成品铸钢。
5.根据权利要求4所述的一种结构用含Cu的Mo-V微合金铸钢的制备方法，其
6.根据权利要求2所述的一种结构用含Cu的Mo-V微合金铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，进行热处理的方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种结构用含Cu的Mo-V微合金铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S41中，对铸造后的半成品铸钢进行均匀化处理，均匀化处理温度范围为：980℃-1100℃。
8.根据权利要求7所述的一种结构用含Cu的Mo-V微合金铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S42中，设置正火温度范围为860℃-940℃，正火保温时间T2计算方式为：T2＝t+D×t1，其中，t为预设时间，t1为预设误差时间值，D为铸钢的有效壁厚。
9.根据权利要求8所述的一种结构用含Cu的Mo-V微合金铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S43中，回火温度范围为550℃-680℃，回火时间T3范围为1h-4h。
10.根据权利要求2所述的一种结构用含Cu的Mo-V微合金铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤五中，铸钢的合格性判断是按照低合金高强钢裂纹敏感系数PCM公式和国际焊接学会推荐的碳当量CE公式进行计算分析，用于进一步确定铸钢的品质，筛选得到高质量成品铸钢。
...【技术特征摘要】
1.一种结构用含cu的mo-v微合金铸钢，其特征在于，所述铸钢材料以质量分数百分比计，由下列成分构成：c：0.06-0.13％、mn：1.3-1.9％、si：0.2-0.4％、ni：0.5-1％、mo：0.18-0.42％、v：0.05-0.09％、cu：0.25-0.65％。
2.一种结构用含cu的mo-v微合金铸钢的制备方法，其特征在于，所述方法用于制备权利要求1中所述的一种结构用含cu的mo-v微合金铸钢，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种结构用含cu的mo-v微合金铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，常规冶炼指的是采用普遍的铸钢冶炼方法进行冶炼，且冶炼铸钢时，由于含铜钢中，mn、si、ni可调节范围较宽，能够通过添加v、nb进行微合金化，并加入cr、mo中的任意一种或多种元素联用。
4.根据权利要求2所述的一种结构用含cu的mo-v微合金铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，调整钢液温度，并将钢液浇注至模具中，出钢得到半成品铸钢。
5.根据权利要求4所述的一种结构用含cu的mo-v微合金铸钢的制备方法，其特征在于，所述浇注温度为1540℃-1580℃之间。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：成应晋，何亮，孙磊，马晓阳，何磊，吴松林，丁鹏龙，
申请(专利权)人：洛阳船舶材料研究所中国船舶集团有限公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：
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