[发明专利]合金铸钢、其制作方法及应用

说明书

本发明提供了一种合金铸钢、其制作方法及应用。以重量百分比计，该合金铸钢包括：碳0.12％～0.21％、硅0.15％～0.35％、锰1.21％～1.50％、磷≤0.035％、硫≤0.035％、铬≤0.25％、钼0.31％～0.56％、铝0.02％～0.04％、铌0.02％～0.04％，氮≤0.020％，余量为铁及其他不可避免的元素。具有上述组成的铸钢材料形成的铸钢，由于具有合适的碳、锰、钼和铬的含量，因此提高了铸钢的强度；同时通过控制其他元素在合适的含量与其进行配合，进而在不采用镍的前体下，不仅提高了铸钢强度而且提高了其低温韧性。

本申请是基于申请日为2018年5月16日、申请号为201810468514.8、发明创造名称为“合金铸钢、其制作方法及应用”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及金属冶炼领域，具体而言，涉及一种合金铸钢、其制作方法及应用。

背景技术

随着国民经济持续增长和市场需求的不断扩展，我国铁路货车整车及相关零部件快速进入俄罗斯等高寒地区，为此需要货车使用的铸钢件具有良好的低温性能。如表1所示，典型的AAR M201-2015的D级钢和ASTM A487中4B的机械性能要求。

表1 AAR M201-2015的D级钢和ASTM A487中4B的机械性能要求

通常，人们一直在寻求合适的铸钢成分，以满足上述性能的化学成分范围，并尽量采用低的焊接碳当量和提高低温冲击韧性。如专利CN103436807B，提出了一种新型铸钢成分的技术方案，该方案在达到上述机械性能指标的前提下，碳当量为0.52％～0.58％(碳当量的计算公式为:CE＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15)。其采用添加钒、铌复合细化晶粒，并用铬、镍、钼提高淬透性和提高强度。然而，随着镍在不锈钢和耐热钢领域的广泛使用，使得镍资源日趋匮乏。因此，如何降低镍或不使用镍，以达到同等性能成为了一个研究重点。其次，镍的添加可以提高低温韧性，如果不采用镍，如何保证或提高低温冲击韧性，将是研究难点。另外，为了在铁路货车达到表1的力学性能，则此时碳当量的计算公式为，CE＝C+(Mn+Si)/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，如何在新的碳当量计算公式下，不增加碳当量，而保证强度，也将是另外一个难点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种合金铸钢、其制作方法及应用，以解决现有技术中不含镍铸钢难以保证高强度、高低温韧性的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种合金铸钢，以重量百分比计，合金铸钢包括：碳0.12％～0.21％、硅0.15％～0.35％、锰1.21％～1.50％、磷≤0.035％、硫≤0.035％、铬≤0.25％、钼0.31％～0.56％、铝0.02％～0.04％、铌0.02％～0.04％，氮≤0.020％，余量为铁及其他不可避免的元素。

进一步地，以重量百分比计，优选碳的含量为0.14％～0.19％，优选锰的含量为1.36％～1.50％，优选钼的含量为0.31％～0.45％。

进一步地，上述合金铸钢中，氮、铝、铌的含量满足0≤铝+0.26×铌-2.5×N≤0.010％。

进一步地，上述磷的重量百分比≤0.020％、硫的重量百分比≤0.015％。

进一步地，以合金铸钢的抗拉强度Q值按照Q＝200×碳+25×锰+16×钼+3×铬-63计算，且Q值≥0。

进一步地，碳当量按照如下计算公式CE＝C+(Mn+Si)/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15计算，计算得到的碳当量不大于0.60％，优选碳当量不大于0.55％。