一种高韧性适焊微合金化铸钢及其制备方法_2

文档序号:9368212阅读:来源:国知局
Pa(最优可 达360MPa)、抗拉强度大于等于520MPa(最优可达550MPa)、-40°C时冲击吸收功大于等于 49J(最优可达58J)。所述淬火处理的条件为:在箱式电阻炉中以80°C/h~120°C/h的速 度升温至850°C~950°C,保温I. 5-2. 5h,然后水冷至室温。所述回火热处理的条件为:在 箱式电阻炉中以80°C/h~120°C/h的速度升温至500°C~650°C,保温2. 5-3. 5h,然后水 冷至室温。
[0036] 原理和优势
[0037] 本发明所设计高韧性适焊微合金化铸钢,通过各组分的协同作用,在力学性能和 可焊性上取得意想不到的效果。
[0038] 本发明及设计了高韧性适焊微合金化铸钢,同时还开发出了与设计铸钢相匹配的 冶炼工艺。本发明改进中频炉冶炼合金铸钢材料的合金添加工艺方法,并通过合理的微合 金化处理方法,降低刚水中P、S元素的含量以及C元素的含量,得到了韧性好、焊接性能优 良且其它综合力学性能优越的成品。
[0039]由于本发明采用了废钢、废铁做为原料,该原料在进行脱氧前,其氧含量是较高, 本发明利用这一特性,本发明采用在炉前检测化学成分前先预加部分合金方法,使得磷与 其中的氧结合生成二氧化磷并上浮至钢水液面,再通过扒渣去除;这就在最大程度上降低 了钢水中P、S元素的含量。
[0040] 本发明通过各组分的协同作用,通过严格控制各组分的含量,巧妙的解决了锰元 素的热敏感性以及回火脆性以及碳、锰、硅等元素会显著降低钢的塑韧性和焊接性能的不 足。
【具体实施方式】
[0041] 以下结合实例对本发明做进一步阐述。
[0042] 实施例1 :
[0043] 设计合金组分,以质量百分比计为:
[0044] C0? 148%、Si0.423%、Mn0.796%、Cr0.0295%、Ni0.0211%、Nb0.0433%、 ¥0.0122%31 0.0387%、?彡0.02%,3彡0.005%,其余为?6以及不可避免的微量杂质 元素。
[0045] 本实施例中,合金元素补充源为Si-Fe合金、Mn-Fe合金、Cr-Ni-Fe合金、V-Al-Fe 合金、Nb元素补充源为Nb-Fe合金。
[0046] 冶炼步骤为:
[0047] (1)预处理:冶炼前将钢包、炉体、铸型、废钢、废铁、以及合金烘烤干燥以减少其 中水汽的含量,并去除废钢表面的泥污和铁锈;
[0048] (2)配料:根据铸钢的化学成分要求及合金烧损率计算配料;
[0049](3)装料、熔炼:将废钢、废铁加入中频炉进行熔融,待钢液熔清后,将炉温控制在 1560°C左右,往钢液中加入部分合金元素补充源(占合金元素补充源总质量的50wt%);部 分合金元素补充源的添加顺序为先添加锰铁、再加硅铁、再加其它合金元素补充源的顺序 加入中频炉中进行冶炼;
[0050] (4)取样检测:将炉温升至1592°C,取样检测炉前钢水化学成分;
[0051](5)添加合金:根据炉前钢水化学成分计算、添加调整后的剩余合金元素补充源, 待合金全部熔化后,搅拌均匀、静置、扒渣;调整后,剩余合金元素补充源的添加顺序为先添 加锰铁、再加硅铁、再加其它合金元素补充源的顺序加入中频炉中进行冶炼;
[0052] (6)微合金化和终脱氧:在钢水中加入30g铌铁进行微合金化,并预先在钢包中加 入纯铝进行终脱氧(铝的加入量为钢液总质量的0.6%),加入碳粉增碳(碳的加入量根据 炉前钢水中碳含量计算为l〇g);
[0053] (7)出钢、浇注:脱硫完毕、调整好合金成分后,将钢水温度迅速升至1665°C出钢, 并浇入预先准备好的铸型中。所得铸件中P的含量为0.0171%、S的含量为0.0018%。
[0054] (8)在箱式电阻炉中以约120°C/h的速度升温至900°C,保温2h,然后将铸钢件风 冷至室温。然后在箱式电阻炉中以约120°C/h的速度升温至500°C,保温2h,然后将铸钢件 在空气中冷却至室温;得到非焊接成品,非焊接成品的力学数据见表1。
[0055] 步骤(7)所得铸件,以E5015为焊接料、采用手工电弧焊接技术焊接后,经调质处 理得到焊接成品;焊接成品的力学性能见表2。
[0056] 对比例1 :
[0057]设计合金组分,以质量百分比计为:
[0058]C0? 179%、Si0? 490%、Mn0? 826%、Cr0? 0148%、Ni0? 018%、NbO%、 VO. 0093%、A1 0.0673%、P0.0211%,S0.0049%,其余为Fe以及不可避免的微量杂质元 素。
[0059] 本对比例中,合金元素补充源为Si-Fe合金、Mn-Fe合金、Cr-Ni-Fe合金、V-Fe合 金、Nb元素补充源为Nb-Fe合金。
[0060] 冶炼步骤为:
[0061] (1)预处理:冶炼前将钢包、炉体、铸型、废钢、废铁、以及合金烘烤干燥以减少其 中水汽的含量,并去除废钢表面的泥污和铁锈;
[0062] (2)配料:根据铸钢的化学成分要求及合金烧损率计算配料;
[0063] (3)装料、熔炼:将废钢、废铁加入中频炉进行熔融,待钢液熔清后,将炉温控制在 1560°C左右,往钢液中除铝元素之外的合金元素补充源;
[0064] (4)终脱氧:待合金全部熔清后,(铝的加入量为钢液总质量的0.8% ),加入碳粉 增碳(碳的加入量根据炉前钢水中碳含量计算为15g);
[0065] (5)出钢、浇注:脱硫完毕、调整好合金成分后,将钢水温度迅速升至1652°C出钢, 并浇入预先准备好的铸型中。
[0066] (6)在箱式电阻炉中以约120°C/h的速度升温至900°C,保温2h,然后将铸钢件风 冷至室温。然后在箱式电阻炉中以约120°C/h的速度升温至500°C,保温2h,然后将铸钢件 在空气中冷却至室温。得到非焊接成品,非焊接成品的力学数据见表1。
[0067] 步骤(5)所得铸件,以E5015为焊接料、采用手工电弧焊接技术焊接后,经调质处 理得到焊接成品;焊接成品的力学性能见表2。
[0068] 实施例2 :
[0069] 设计合金组分,以质量百分比计为:
[0070] C0? 145%、Si0.463%、Mn0.758%、Cr0.0284%、Ni0.0146%、Nb0.0719%、 V0? 0099%、A1 0? 0523%、P彡0? 02%,S彡0? 005%,其余为Fe以及不可避免的微量杂质 元素。
[0071] 本实施例中,合金元素补充源为Si-Fe合金、Mn-Fe合金、Cr-Ni-Fe合金、V-Al-Fe 合金、Nb元素补充源为Nb-Fe合金。
[0072] 冶炼步骤为:
[0073] (1)预处理:冶炼前将钢包、炉体、铸型、废钢、废铁、以及合金烘烤干燥以减少其 中水汽的含量,并去除废钢表面的泥污和铁锈;
[0074] (2)配料:根据铸钢的化学成分要求及合金烧损率计算配料;
[0075] (3)装料、熔炼:将废钢、废铁加入中频炉进行熔融,待钢液熔清后,将炉温控制在 1560°C左右,往钢液中加入部分合金元素补充源(占合金元素补充源总质量的60wt%);部 分合金元素补充源的添加顺序为先添加锰铁、再加硅铁、再加其它合金元素补充源的顺序 加入中频炉中进行冶炼;
[0076] (4)取样检测:待合金全部熔清后,将炉温升至1585°C,取样检测炉前钢水化学成 分;
[0077](6)添加合金:根据炉前钢水化学成分计算、添加合金:根据炉前钢水化学成分计 算、添加调整后的剩余合金元素补充源,待合金全部熔清后,扒净炉渣;调整后,剩余合金元 素补充源的添加顺序为先添加锰铁、再加硅铁、再加其它合金元素补充源的顺序加入中频 炉中进行冶炼;待合金全部熔融后,搅拌均匀、静置、扒渣;
[0078] (7)微合金化和终脱氧:在钢水中加入铌铁进行微合金化,并预先在钢包中加入 纯铝进行终脱氧,(铝的加入量为钢液总质量的〇. 65% ),加入碳粉增碳(根据炉前钢水中 碳含量计算为8g);
[0079] (8)出钢、浇注:脱硫完毕、调整好合金成分后,将钢水温度迅速升至1652°C出钢, 并浇入预先准备好的铸型中。所得铸件中P的含量为0. 0182%、S的含量为0. 0027%。
[0080] (9)在箱式电阻炉中以约120°C/h的速度升温至900°C,保温2h,然后将铸钢件风 冷至室温。然后在箱式电阻炉中以约120°C/h的速度升温至500°C,保温2h,然后将铸钢件 在空气中冷却至室温。得到非焊接成品,非焊接成品的力学数据见表1。
[0081] 步骤(7
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