[发明专利]一种高强度高韧性钢铁及其铸造工艺

说明书

本发明公开了一种高强度高韧性钢铁及其铸造工艺，包括如下组成部分：碳0.8‑1.6％、硅0.5‑1.0％、锰0.7‑1.6％、铬3.2‑5.0％、钼0.12‑0.18％、钨0.3‑0.48％、钒0.4‑0.6％、镍2.4‑4.0％、铝0.08‑0.12％、钛0.8‑1.2％、硼0.002‑0.005％、氮0.2‑0.6％、磷≤0.045％和硫≤0.04％，剩余量主要为铁以及其他无法消除的残余，所述锰、铬、钼、钨、钒、镍、钛、硼和氮等主要以二氧化锰、二氧化铬、硫化钼、三氧化二钒磷、氧化镍、二氧化钛、天然硼砂和二氧化氮的形式作为原料，所述硅、碳、磷和硫等无需刻意添加。本发明提高了钢铁的强度和韧性，这样钢铁的使用寿命更长，解决了钢铁在生产过程中，因不能同时提高钢铁的韧性和强度，使得钢铁单独出现强度高或韧性高的状况，从而导致钢铁出现使用寿命较短的问题。

技术领域

本发明涉及钢铁技术领域，具体为一种高强度高韧性钢铁及其铸造工艺。

背景技术

钢铁是一种由铁与其他元素结合而成的合金，当中最普遍的是碳，碳约占钢材重量的0.2％至2.1％，视为钢材的等级，其他有时会用到的合金元素还包括锰、铬、钒和钨，碳与其他元素有硬化剂的作用，能够防止铁原子的晶格因原子滑移过其他原子而出现位错，调整合金元素的量，及其存在与钢中的形式(溶质元素及参与相)，就能够控制钢成品的特性，例如硬度、延展性及强度，加了碳的钢会比纯铁更硬更强，但是这种钢的延展性会比铁差。

随着现代社会的发展，钢铁在人们的日常生活和工业生产中得到了广泛的使用，现有的钢铁不同时具备强度高和韧性高的优点，在同一种状态下，只具备其中一种特定的优点，从而导致钢铁出现使用寿命较短的问题，给使用者带来较大经济损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度高韧性钢铁及其铸造工艺，具备同时提高钢铁的韧性和强度的优点，解决了钢铁出现使用寿命较短的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强度高韧性钢铁，包括如下组成部分：碳0.8-1.6％、硅0.5-1.0％、锰0.7-1.6％、铬3.2-5.0％、钼0.12-0.18％、钨0.3-0.48％、钒0.4-0.6％、镍2.4-4.0％、铝0.08-0.12％、钛0.8-1.2％、硼0.002-0.005％、氮0.2-0.6％、磷≤0.045％和硫≤0.04％，剩余量主要为铁以及其他无法消除的残余；

所述锰、铬、钼、钨、钒、镍、钛、硼和氮等主要以二氧化锰、二氧化铬、硫化钼、三氧化二钒磷、氧化镍、二氧化钛、天然硼砂和二氧化氮的形式作为原料，所述硅、碳、磷和硫等无需刻意添加，为钢铁生产原材料的内部残留。

优选的，一种高强度高韧性钢铁的铸造工艺，包括如下步骤：

A)铸造使用的为砂型模具，砂型模具包括上模具和下模具，上模具和下模具之间形成浇筑砂芯，上模具包括竖浇道和横浇道，竖浇道与横浇道相连通并呈九十度分布，横浇道与浇筑砂芯连通，竖浇道的顶部贯穿上模具并连通有铁水汇聚凹槽；铁水汇聚凹槽内腔的底部镶嵌有铁质过滤网板；

B)开启感应工频电炉，将生铁加入感应工频电炉内，进行高温熔化处理，熔化后的铁水继续升温至1550-1600℃并控制时间0.5-1小时，在此过程中对铁水顶部析出的废渣进行扒出；

C)将硅、锰、铬、钼、钨、钒、镍、钛、硼和氮等主要辅助元素以二氧化锰、二氧化铬、硫化钼、三氧化二钒磷、氧化镍、二氧化钛、天然硼砂和二氧化氮逐一加入铁水内，在此过程中利用搅拌装置对铁水进行匀速搅拌处理，搅拌时间为3min，搅拌速率60/min，如此重复3-5次，每次间隔10min，间隔过程中对铁水顶部析出的残渣进行扒出；

D)向铁水中加入少量铝丝脱氧，利用搅拌装置进行匀速搅拌处理，时间为3min，混合结束后对铁水进行取样检验，若含氧量达到标准，则停止脱氧，不合格继续加入适量的铝丝；