[发明专利]一种低合金超高强度钢及其铸件的生产方法

说明书

本发明涉及一种低合金超高强度钢及其铸件的生产方法，该低合金铸钢采用低碳与各种合金元素配比，并且加入较高的微量铌元素，细化晶粒，均匀化组织；经热处理后，大大提高其硬度和耐磨性，同时合理地综合了其强度与韧性，使其具有良好的综合力学性能和工艺性能；本发明所述的低碳合金铸钢的力学性能如下：抗拉强度1300至1500Mpa、屈服强度900MPa至1200MPa、伸长率≥10%、室温V型缺口夏比摆锤冲击实验的冲击功Ak≥40J、布氏硬度390‑460HBW。

技术领域

本发明涉及金属冶炼技术领域，具体的是一种低合金超高强度钢及其铸件的生产方法。

背景技术

随着工业的快速发展，工程机械正向着高端前沿的方向发展，这就对材料的性能提出更高的要求。低合金铸钢具有合金含量低(合金元素总量≤5％)、来源广泛，综合力学性能好、制造工序简单，成本低等特点，是一种应用前景很好的工程材料。超高强度低合金铸钢不仅具有高强度和高硬度，而且具有很好的韧性与耐冲击性能。专利CN20141024122.4公开了一种利用电弧炉制备低合金高强铸钢，电弧炉具有很强的熔化、氧化和还原能力，冶金能力很强，成分调整方便，但是电弧炉熔炼对元素的烧损严重，能耗大，工作环境相对较差；且无法满足航空航天、轨道交通、国防等重要工业领域的使用要求。

中频感应炉加热速度快、生产效率高、氧化脱炭少、节省材料与成本、延长模具寿命，而且中频感应炉加热均匀，芯表温差极小，温控精度高，工作环境优越，实现低污染、低耗能，从而提高工人劳动环境和公司形象，符合国家提出的绿色生产，是企业目前发展的趋势。具体制备过程包括：中频感应炉熔炼+高温静置精炼，然后通过调质热处理，获得高温回火索氏体，最终制备出低合金超高强度铸钢，可以广泛地应用在航空航天、轨道交通、国防等重要工业领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种综合力学性能优越、铸造成型容易、生产工序少的低合金超高强度钢及其铸件的生产方法，该低合金超高强度钢的抗拉强度不低于1300MPa。

本发明的技术方案是，一种低合金超高强度钢，其成分重量百分比包括：

C：0.20%~0.30%；

Si：0.50%~0.70%；

Mn：0.60%~0.80%；

Cr：0.60%~1.10%；

Ni：0.40%~0.65%；

Mo：0.50%~0.75%；

Nb：0.05%~0.15%；

V：0.03%~0.05%；

Ti：0.001%~0.003%；

Al：0.01%~0.03%；

Cu：0.02%~0.05%；

P≤0.010%；

S≤0.010%；

余量为铁和不可避免的杂质。

确定上述主要化学成分的理由如下：

碳：C含量太高，则会形成较脆的组织，降低钢的低温冲击韧性，在回火过程中，C含量较高的钢会形成较粗大的碳化物，从而恶化其冲击性能；另一方面，C含量太低，容易形成铁素体等强度较低的组织；因此为保证钢材的低温冲击韧性和焊接性，碳含量的优选为0.20%～0.30%。

硅：硅可以显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，作为铬当量的形成元素，和钼、铬等结合，可以提高钢的抗腐蚀性和抗氧化性，因此将硅含量控制在0.50%~0.70%。