[发明专利]一种高强韧性铸钢

说明书

本发明的一种高强韧性铸钢化学成分按重量百分比计为：C：0.23‑0.32％、Si：0.37‑0.65％、Mn：0.95‑1.35％、Cr：0.75‑1.08％、Ni：0.46‑0.87％、Mo：0.25‑0.45％、RE：0.035‑0.075％、Ti：0.005‑0.016％、B：0.004‑0.008％、N：0.005‑0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质，并且各元素的百分含量满足：有效氮N_eff＝N‑Ti/3.42，有效硼B_eff＝B‑0.77N_eff，有效硼B_eff为0.002‑0.006；淬透性系数Q_eff＝C×(1+0.53Si)×(1+2.87Mn)×(1+2.34Cr)×(1+0.77Ni)×(1+2.61Mo)×(1.2+5.45RE)×(4753B_eff²+5.25)；淬透性系数Q_eff与铸钢最大厚度T(单位mm)的比值，Q_eff/T≥0.55。

技术领域

本发明涉及一种高强韧性铸钢，其具有低的奥氏体临界冷却速度和高的淬透性，在采用非液体淬火时仍具有优异的强度和韧性，特别适用于大型铸件的铸造。

背景技术

铸钢是常用的工程结构材料，其强度和韧性优于铸铁，特别是低温韧性比铸铁材料具有明显优势，但是铸钢浇铸流动性稍差，因此在工程中常被用于铸造大型壁厚的铸件。

现有技术中，为了获得强度和韧性优异的铸钢，均需要对铸钢进行热处理。铸钢的热处理基本上都采用正火+淬火+回火的工序制度。而淬火后由于需要快速冷却(例如达到3℃/s以上)，这种冷却速度通常需要借助液体淬火介质(如油、水、油基、水基淬火液等)来获得。因此，这对于大型壁厚的铸钢铸件来说主要面临两方面的挑战：一方面由于铸件壁厚，冷却速度过快将会产生极大的热应力而导致铸件开裂报废；另一方面，大型铸件的淬火需要大型的淬火设备，其对于淬火设备的要求也更高，淬火工序操控难度加大，并且由于液体介质淬火需要短时间内完成，短时间内巨大热量的交换将使淬火介质温度急剧上升，淬火介质容易沸腾飞溅，不利于淬火过程的安全操作。

基于以上问题，提出一种可以使用非液体介质(例如空气)进行淬火的铸钢，并且其强度和韧性优异。

发明内容

本发明提供一种强度和韧性优异的铸钢，其在铸造后的热处理工序中，无需使用液体介质淬火，通过非液体介质(如空气)进行淬火即能够获得满足性能要求的铸钢材料。

本发明的技术目的是通过以下手段实现的。

本发明的第一个方面在于提供一种高强韧性的铸钢材料，其化学成分按重量百分比计为：C：0.23-0.32％、Si：0.37-0.65％、Mn：0.95-1.35％、Cr：0.75-1.08％、Ni：0.46-0.87％、Mo：0.25-0.45％、RE：0.035-0.075％、Ti：0.005-0.016％、B：0.004-0.008％、N：0.005-0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质；并且各元素的百分含量满足：有效氮N_eff＝N-Ti/3.42，有效硼B_eff＝B-0.77N_eff，有效硼B_eff为0.002-0.006；淬透性系数Q_eff＝C×(1+0.53Si)×(1+2.87Mn)×(1+2.34Cr)×(1+0.77Ni)×(1+2.61Mo)×(1.2+5.45RE)×(4753B_eff²+5.25)；淬透性系数Q_eff与铸钢最大厚度T(单位mm)的比值，Q_eff/T≥0.55。

本发明的基本原理依据如下：

添加微量的B，并且与C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、RE元素一并改善铸钢的淬透性，降低奥氏体的临界冷却速度，从而确保铸钢即使使用非液体介质(如空气)淬火，仍然能够淬透，确保铸钢的强度和韧性达到相应的水平。