一种铸造低碳钢及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铸钢技术领域，尤其涉及一种铸造低碳钢及其制备方法。
【背景技术】
[0002]铸钢是在凝固过程中不经历共晶转变的用于生产铸件的铁基合金的总称，铸造合金的一种。铸钢是以铁、碳为主要元素的合金，碳含量0-2%。目前为止铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢三类。
[0003]铸造碳钢是碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢，含碳小于0.2%的为铸造低碳钢，含碳0.2-0.5 %的为铸造中碳钢，含碳大于0.5 %的为铸造高碳钢，随着含碳量的增加，铸造碳钢的强度增大，硬度提高。铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性，成本较低，在重型机械中用于制造承受大负荷的零件，如轧钢机机架、水压机底座等，在铁路车辆上用于制造受力大又承受冲击的零件如摇枕、侧架、车轮和车钩等。虽然目前铸造碳钢技术得到很大发展，但是，仍有很多问题存在，如目前的铸造低碳钢存在抗冲击能力弱、抗热裂性能差、淬透性低，水淬后铸件易产生裂纹，铸件使用过程中易发生断裂，在很多场合还不能满足生产的要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种铸造低碳钢，抗冲击性能好，抗热裂性能好，淬透性好，在水淬过程中不易产生裂纹，而且成本低。
[0005]本发明的另一目的是提供该铸造低碳钢的制备方法。
[0006]为了实现上述目的本发明采用如下技术方案:
[0007]一种铸造低碳钢，该铸造低碳钢由以下化学成分按重量百分比组成:碳0.10-0.18%、硅 0.1-0.3%、锰 0.5-1.2%、络 0.3-0.5%,Mo 0.1-0.3%,Al 0.04-0.08%,N 0.1-0.2%,P ^ 0.05%, S ^ 0.05%、不可避免的杂质彡0.03%、余量为铁。
[0008]优选地，所述的铸造低碳钢，该铸造低碳钢由以下化学成分按重量百分比组成:碳 0.15%、硅 0.2%、锰 0.8%、铬 0.4%、Μο 0.2%, Al 0.06%, N 0.15%, P^0.05%,S^0.05%、不可避免的杂质< 0.03%、余量为铁。
[0009]所述的铸造低碳钢的制备方法，包括以下步骤:
[0010](I)按上述铸造低碳钢的化学组成在电炉内冶炼多元合金铸钢得到钢水；
[0011](2)当钢水温度达到1500-1550°C时，依次加入钢水质量分数的1.6-1.8 %的金属铝、0.8-1.2 %的硅铁、3.5-5.5 %的硼铁和0.2-0.4%的钛铁，然后将钢水升温至1600-1650°C，保温1-2小时后出炉，并将钢水注入浇包；
[0012](3)将稀土镁硅铁、硅钙钡铝合金和钒铁破碎至粒度为8-10mm，烘干，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理，其中稀土镁硅铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的1.0-1.3%，娃1?钡销合金加入量是注入饶包内钢水质量分数的1.0-1.3%，|凡铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的0.10-0.15% ；
[0013](4)扒澄，当钢水温度降至1350_1400°C，将钢水浇入铸型；
[0014](5)铸件经开箱、清砂后进行热处理，铸件淬火加热温度为1000-1100°C，保温1_3小时后油冷，然后在500-550°C温度下回火处理，保温5-8小时后冷却至室温即可。
[0015]与已有技术相比，本发明的有益效果如下:
[0016]本发明通过合理设置碳、娃、猛的含量，通过在电炉内冶炼多元合金铸钢，在冶炼后期加入硼铁、金属铝等材料，明显改善铸钢的抗冲击性和耐磨性，同时增加适量Mo，提高钢的淬火性；加入适量氮提高铸钢的淬透性；提高锰含量，降低钼含量，可以有效提高铸钢的导热性，使其在水淬过程中避免产生裂纹；同时，P和S都是使钢的韧性降低的有害元素，本发明将其含量控制在0.03%以下。本发明制备的的铸造低碳钢，抗冲击性能好，抗热裂性能好，淬透性好，在水淬过程中不易产生裂纹，而且镍、钼、钒等贵重合金元素加入量少，具有较低的生产成本。
【具体实施方式】
[0017]以下结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不仅限于这些实施例，在未脱离本发明宗旨的前提下，所作的任何改进均落在本发明的保护范围之内。
[0018]实施例1:
[0019]一种铸造低碳钢，该铸造低碳钢由以下化学成分按重量百分比组成:碳0.10%,硅 0.3%、锰 0.5%、铬 0.3%、Mo 0.1%,A1 0.04%,N 0.1%,P0.02%, S0.01%、不可避免的杂质0.005%、余量为铁。
[0020]所述的铸造低碳钢的制备方法，包括以下步骤:
[0021](I)按上述铸造低碳钢的化学组成在电炉内冶炼多元合金铸钢得到钢水；
[0022](2)当钢水温度达到1500°C时，依次加入钢水质量分数的1.6%的金属铝、0.8%的硅铁、5.5%的硼铁和0.2%的钛铁，然后将钢水升温至1600°C，保温2小时后出炉，并将钢水注入浇包；
[0023](3)将稀土镁硅铁、硅钙钡铝合金和钒铁破碎至粒度为8mm，烘干，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理，其中稀土镁硅铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的1.0%，硅钙钡铝合金加入量是注入浇包内钢水质量分数的1.3%，钒铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的0.10% ;
[0024](4)扒澄，当钢水温度降至1350°C，将钢水浇入铸型；
[0025](5)铸件经开箱、清砂后进行热处理，铸件淬火加热温度为1000°C，保温3小时后油冷，然后在500°C温度下回火处理，保温8小时后冷却至室温即可得到铸造低碳钢。
[0026]本实施例1的铸造低碳钢的机械性能为:拉伸强度985MPa，硬度292HB，冲击韧性65 J/cm2。
[0027]实施例2:
[0028]一种铸造低碳钢，该铸造低碳钢由以下化学成分按重量百分比组成:碳0.15%,硅 0.2%、锰 0.8%、铬 0.4%, Mo 0.2%, Al 0.06%, N 0.15%, P0.022%, S0.016%、不可避免的杂质0.015%、余量为铁。
[0029]所述的铸造低碳钢的制备方法，包括以下步骤:
[0030](I)按上述铸造低碳钢的化学组成在电炉内冶炼多元合金铸钢得到钢水；
[0031](2)当钢水温度达到1530°C时，依次加入钢水质量分数的1.7%的金属铝、1.0%的硅铁、4.5%的硼铁和0.3%的钛铁，然后将钢水升温至1630°C，保温1.5小时后出炉，并将钢水注入浇包；
[0032](3)将稀土镁硅铁、硅钙钡铝合金和钒铁破碎至粒度为10mm，烘干，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理，其中稀土镁硅铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的1.2%，娃1?钡销合金加入量是注入饶包内钢水质量分数的1.2%，I凡铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的0.13% ；
[0033](4)扒渣，当钢水温度降至1380°C，将钢水浇入铸型；
[0034](5)铸件经开箱、清砂后进行热处理，铸件淬火加热温度为1050°C，保温2小时后油冷，然后在530°C温度下回火处理，保温6小时后冷却至室温即可。
[0035]本实施例2的铸造低碳钢的机械性能为:拉伸强度995MPa，硬度295HB，冲击韧性68 J/cm2。
[0036]实施例3:
[0037]一种铸造低碳钢，该铸造低碳钢由以下化学成分按重量百分比组成:碳0.18%,硅 0.1%、锰 1.2%、铬 0.3%、Mo 0.3%, Al 0.08%,N 0.2%,P0.01%, S0.01%、不可避免的杂质0.01%、余量为铁。
[0038]所述的铸造低碳钢的制备方法，包括以下步骤:
[0039](I)按上述铸造低碳钢的化学组成在电炉内冶炼多元合金铸钢得到钢水；
[0040](2)当钢水温度达到1550°C时，依次加入钢水质量分数的1.8%的金属铝、0.8%的硅铁、5.5%的硼铁和0.4%的钛铁，然后将钢水升温至1650°C，保温I小时后出炉，并将钢水注入浇包；
[0041](3)将稀土镁硅铁、硅钙钡铝合金和钒铁破碎至粒度为10mm，烘干，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理，其中稀土镁硅铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的1.0%，硅钙钡铝合金加入量是注入浇包内钢水质量分数的1.3%，钒铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的0.15% ；
[0042](4)扒渣，当钢水温度降至1400°C，将钢水浇入铸型；
[0043](5)铸件经开箱、清砂后进行热处理，铸件淬火加热温度为1100°C，保温I小时后油冷，然后在550°C温度下回火处理，保温8小时后冷却至室温即可。
[0044]本实施例3的铸造低碳钢的机械性能为:拉伸强度993MPa，硬度293HB，冲击韧性62 J/cm2。
【主权项】
1.一种铸造低碳钢，其特征在于:该铸造低碳钢由以下化学成分按重量百分比组成:碳 0.10-0.18 %、硅 0.1-0.3 %、锰 0.5-1.2 %、铬 0.3-0.5 %、Mo 0.1-0.3 %、Al0.04-0.08%, N 0.1-0.2%、P 彡 0.05%, S 彡 0.05%、不可避免的杂质彡 0.03%、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的铸造低碳钢，其特征在于:该铸造低碳钢由以下化学成分按重量百分比组成:碳0.15%、硅0.2%、锰0.8%、铬0.4%,Mo 0.2%,Al 0.06%,N 0.15%,P彡0.05%, S ^ 0.05%、不可避免的杂质彡0.03%、余量为铁。
3.一种如权利要求1或2所述的铸造低碳钢的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)按上述铸造低碳钢的化学组成在电炉内冶炼多元合金铸钢得到钢水； (2)当钢水温度达到1500-1550°C时，依次加入钢水质量分数的1.6-1.8 %的金属铝、0.8-1.2%的硅铁、3.5-5.5 %的硼铁和0.2-0.4 %的钛铁，然后将钢水升温至1600-1650°C，保温1-2小时后出炉，并将钢水注入浇包； (3)将稀土镁硅铁、硅钙钡铝合金和钒铁破碎至粒度为8-10mm，烘干，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理，其中稀土镁硅铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的1.0-1.3%，娃1?钡销合金加入量是注入饶包内钢水质量分数的1.0-1.3%，I凡铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的0.10-0.15% ； (4)扒渣，当钢水温度降至1350-1400°C，将钢水浇入铸型； (5)铸件经开箱、清砂后进行热处理，铸件淬火加热温度为1000-1100°C，保温1-3小时后油冷，然后在500-550°C温度下回火处理，保温5-8小时后冷却至室温即可。
【专利摘要】本发明公开了一种铸造低碳钢及其制备方法，该铸造低碳钢由以下化学成分按重量百分比组成：碳0.10-0.18％、硅0.1-0.3％、锰0.5-1.2％、铬0.3-0.5％、Mo 0.1-0.3％、Al 0.04-0.08％、N 0.1-0.2％、P≤0.05％、S≤0.05％、不可避免的杂质≤0.03％、余量为铁。制备方法：(1)冶炼多元合金铸钢得钢水；(2)当钢水温度达到1500-1550℃时，加入钢水质量分数1.6-1.8％的金属铝、0.8-1.2％的硅铁、3.5-5.5％的硼铁和0.2-0.4％的钛铁，将钢水升温至1600-1650℃，保温1-2小时后出炉，浇包；(3)将稀土镁硅铁、硅钙钡铝合金和钒铁置于浇包底部，对钢水进行微合金化处理；(4)浇入铸型；(5)热处理。本发明制备的铸造低碳钢，抗冲击性能好，抗热裂性能好，淬透性好，在水淬过程中不易产生裂纹，而且镍、钼、钒等贵重合金元素加入量少，具有较低的生产成本。
【IPC分类】C22C33-04, C22C38-22
【公开号】CN104630636
【申请号】CN201510064493
【发明人】梅百荣
【申请人】铜陵百荣新型材料铸件有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月6日