专利名称：微合金铸钢及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及微合金铸钢及其生产工艺。
背景技术：
目前在铸钢领域，通过添加Cr、Ni、Mo等稀缺元素，使合金元素总含量达到中合金钢(5-10％)水平，铸钢铸态晶粒度1-5级，采用淬火、回火热处理工艺达到要求硬度及其机械性能。上述，由于使用的稀缺元素含量大，铸钢的成本高。在实际操作中，工艺过程复杂，淬火开裂现象难以避免。
发明内容
为了解决现有的合金铸钢使用稀缺元素含量大、铸钢的成本高、淬火过程中易开裂的问题，本发明提出微合金铸钢及其生产工艺。
技术方案钢铁金属的最佳固溶强化合金元素是碳，采用稀缺合金元素替代碳来达到合金固溶强化目的是一种浪费。一些合金元素在浓度非常低的情况下(0.1％以下)，对钢的性能产生非常显著的影响，称这些合金元素为微合金元素。本发明的原理是采用微合金元素在很低含量下，与C、N、S、Mn、Cr的交互作用，通过合金碳、氮化物的析出强化，细化晶粒，提高奥氏体稳定性，使金属强度得到显著提高。通过控制正火工艺，获得贝氏体、马氏体组织，从而使铸钢具有调质机械结构钢的机械性能。
本发明提出的微合金铸钢，含有基本元素铁和合金元素C、Ti、V、Mn、Cr、Si，其特征在于C为0.1-0.5％、Ti为0.05-0.2％、V为0.05-0.2％、Mn为1-2.5％、Cr为0.5-1.5％、Si为0.5-2.0％。
所述微合金铸钢的生产工艺为熔炼加入C、Ti、V、Mn、Cr，控制各元素的含量；浇铸控制凝固速度及凝固后的冷速，即从1600℃-1200℃的时间为8-10分钟，使合金碳氮化物、硫化物析出细化奥氏体晶粒；清理；控制正火正火温度为900-950℃，常规保温，控制冷却速度为1-3℃/秒；喷丸。
有益效果在熔炼过程中，合金碳氮化合物、硫化物析出成为结晶晶核，晶粒度达到8级以上。液态转变到固态，奥氏体转变到室温稳定相，两阶段合金碳氮化合物析出，使钢材强度达到σb800MPa以上。空气控制冷却，达到贝氏体、马氏体金相组织，从而具有调质机械结构钢一样好的综合机械性能。
在加工中，通过控制浇铸过程中的凝固速度及凝固后的冷速，形成细化的奥氏体晶粒；取消铸钢淬火、回火热处理工序，只用控制正火工艺，获得贝氏体、马氏体、细微珠光体组织避免了淬火开裂、变形而产生的废品损失；节省了能源消耗；减少了在制品数量；节省了厂房、设备投资；节省了人工开支；缩短了工艺流程；消除了淬火工艺对空气、水的污染，改善了环境。
从经济上计算，每吨铸件的淬火、回火费用为3000元。本专利可使铸钢件降低成本3000元/吨。
低合金钢的合金元素，一般都是为了提高材料的淬透性而添加的。因为取消了淬火工序，所以原来添加的Cr、Ni、Mo等贵重元素，可以取消或适量减少。
由于铸钢件的细晶粒，没有淬火裂纹，使零件的可靠性提高，具有显著的社会效益。
图1是目前合金铸钢的生产工艺流程图。
图2是本发明微合金铸钢的生产工艺流程图。
具体实施例方式
如图1所示是目前合金铸钢的生产流程，主要依次经过溶化、浇铸、清理、正火、淬火、回火、喷丸工序。在上述工艺中，合金铸钢必须经过淬火、回火、喷丸工序，在淬火过程中，工件易开裂变形，影响工件的质量。
图2所示是本发明微合金铸钢的生产流程，主要依次经过溶化、浇铸、清理、控制正火、喷丸工序。具体为在溶化过程中，加入合金元素，保证溶化液中C为0.1-0.5％、Ti为0.05-0.2％、V为0.05-0.2％、Mn为1-2.5％、Cr为0.5-1.5％；在浇铸过程中，控制凝固速度及凝固后的冷速，即从1600℃-1200℃的时间为8-10分钟，使合金碳氮化物、硫化物析出细化奥氏体晶粒；在控制正火过程中，正火温度为900-950℃，常规保温，通过风冷炉控制冷却速度，冷却速度为1-3℃/秒，保证获得细晶粒奥氏体及合金碳、氮化合物的固溶，获得贝氏体、马氏体常温组织；在喷丸机中对工件进行表面喷丸处理。通过上述生产获得的微合金铸钢具有调质机械结构钢的机械性能，在生产工艺中与目前的工艺相比，省略了淬火和回火工序，避免了工件的开裂变形，又缩短了生产工艺流程，在保证机械性能的情况下，降低了生产成本，可以对原来一些要求高机械性能和淬火困难的工件，采用微合金铸钢毛坯，开拓工件新的加工手段。
权利要求
1.微合金铸钢，含有基本元素铁和合金元素C、Ti、V、Mn、Cr、Si，其特征在于C为0.1-0.5％、Ti为0.05-0.2％、V为0.05-0.2％、Mn为1-2.5％、Cr为0.5-1.5％、Si为0.5-2.0％。
2.权利要求1所述的微合金铸钢的生产工艺为熔炼加入C、Ti、V、Mn、Cr，控制各元素的含量；浇铸控制凝固速度及凝固后的冷速，即从1600℃-1200℃的时间为8-10分钟，使合金碳氮化物、硫化物析出细化奥氏体晶粒；清理；控制正火正火温度为900-950℃常规保温，控制冷却速度为1-3℃/秒；喷丸。
全文摘要
本发明提出了具有调质机械结构钢的机械性能的微合金铸钢，其含有基本元素铁和合金元素C、Ti、V、Mn、Cr、Si，其中C为0.1－0.5％、Ti为0.05－0.2％、V为0.05－0.2％、Mn为1－2.5％、Cr为0.5－1.5％、Si为0.5－2.0％。所述微合金铸钢的生产工艺为熔炼加入C、Ti、V、Mn、Cr，控制各元素的含量；浇铸控制凝固速度及凝固后的冷速，即从1600℃－1200℃的时间为8－10分钟，使合金碳氮化物、硫化物析出细化奥氏体晶粒；清；控制正火正火温度为900－950℃，常规保温，控制冷却速度为1－3℃/秒；喷丸。
文档编号C22C38/38GK1570182SQ20041001307
公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月20日 优先权日2004年4月20日
发明者陈守介 申请人:陈守介