[发明专利]一种适用于高寒地区的高强度低合金耐热铸钢材料及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种适用于高寒地区的高强度低合金耐热铸钢材料，其原料按质量百分比（wt%）如下：碳（C）：0.10‑0.12%，锰（Mn）：0.50‑0.90%，硅（Si）：0.45‑0.55%，铬（Cr）：1.0‑1.5%，钼（Mo）：0.45‑0.55%，硼（B）：0.002‑0.003%，稀土元素（RE）：0.02‑0.06%，其余为铁以及不可避免的杂质元素。本发明还提供了一种适用于高寒地区的高强度低合金耐热铸钢材料的制备工艺。该铸钢材料的‑42℃的冲击功Akv≥100J；在较高的温度(500℃)下兼具较高的强度：σb≥450MPa,σ0.2≥320MPa；保证材质具有较低的碳含量及碳当量，具有良好的焊接性能，可以较好的满足要求。

技术领域

本发明涉及铸钢材料制备技术领域，尤其涉及一种适用于高寒地区的高强度低合金耐热铸钢材料及其制备工艺。

背景技术

目前铸钢行业存在巨大的发展潜力和经济效益，恶劣的使用环境（极低温环境，高压高温蒸汽，重载等）对铸钢件的性能提出了更高的要求。铸钢件在高寒地区采油炼油设备，火力发电高温蒸汽设备的使用，需要设备的铸钢材质保证较高的高温强度，同时还要具备良好的低温冲击韧性。因高寒地区的设备在使用中，可能会因故障或者其他原因停机，在这种极寒工况下，设备温度骤降到极低温环境温度时，常用的设备材料因低温韧性较差，导致设备产生裂纹，可能会发生灾难性的事故。一般的高磅级，耐高温的铸件与管道连接大部分采用焊接，故又需要材质具备良好的可焊接性。因此，设计开发一种铸钢材质使其在高温具有优异的高温强度，在低温具有良好的低温冲击韧性，还要有优良的焊接性能，来满足高寒地区，耐高温设备的需求。为此，我们提出了一种适用于高寒地区的高强度低合金耐热铸钢材料及其制备工艺。

发明内容

本发明提出了一种适用于高寒地区的高强度低合金耐热铸钢材料及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明提出了一种适用于高寒地区的高强度低合金耐热铸钢材料，其原料按质量百分比（wt%）如下：碳（C）：0.10-0.12%，锰（Mn）：0.50-0.90%，硅（Si）：0.45-0.55%，铬（Cr）：1.0-1.5%，钼（Mo）：0.45-0.55%，硼（B）：0.002-0.003%，稀土元素（RE）：0.02-0.06%，其余为铁以及不可避免的杂质元素。

优选的，所述的杂质元素中的磷（P）≤0.025%，硫（S）≤0.015%。

本发明还提供了一种适用于高寒地区的高强度低合金耐热铸钢材料的制备工艺，包括如下步骤：

S1、熔炼：将配合的材料加入炉中熔解，出钢时为改善钢水清净度在脱氧作业上除加入强脱氧剂铝之外，还加入了硅钙合金和稀土元素，目的除了降低氧含量与夹渣率外，钙或稀土元素还可净化晶界，提高延韧性能；

S2、铸造：采用砂型铸造，铸件表面的铸砂采用特种砂（铬铁矿砂）以加快冷激效果，加快凝固速度，细化晶粒，得到良好的铸态组织；

S3、焊补：在热处理前，完成铸件的所有焊补，且铸钢材质的含碳量和碳当量较低，材质具有优异的焊接性能；

S4、采用特殊的热处理工艺，铸件经过扩散退火，麻淬火，以及高温回火热处理方式，获得回火托氏体+少量铁素体的铸钢组织，使得在低温环境下（-42℃）具有优良的韧性，且在高温环境(500℃)下具有较高的高温强度，因此该铸钢材质组织良好，高温和低温性能优异，较好的适用于高寒地区的高强度低合金耐热铸钢材料。

优选的，所述铸钢材料的钢水清净度好，钢中氧含量和氧化夹杂物含量少,且氧化夹杂物的颗粒比较细小, 分布比较分散和均匀，铸钢材料中有害的残余元素含量较低，铸件的使用寿命、稳定性及可靠性优异。

优选的，所述铸钢材料的铸态组织为片层状的珠光体组织，铸件组织较细且均匀。