本发明涉及金属材料
技术领域：
，具体涉及一种耐低温承压铸钢及其制备方法。
背景技术：
：中国造高铁、地铁逐步遍及世界各地，也开始进入高寒地区，低温运行环境急需具有较强耐低温性的零部件配套。以壁厚60mm的高铁、地铁电机压圈为例，常用耐低温承压铸钢材料生产的压圈产品，其力学性能检测结果：抗拉强度在550～650mpa；屈服压强≥300mpa；在常温下的冲击功akv≥50j/cm2；在-20℃下的冲击功akv≥27j/cm2。由此可见，温度越低，其耐冲击功akv能力越弱，因此常年处于寒冷地区使用的类似铸钢件的适用范围受限。技术实现要素：针对上述问题，本发明的目的在于提供一种耐低温的承压铸钢件及其制备方法，与常规材料相比较，该铸钢的冲击韧性尤其是低温冲击韧性更好。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种耐低温承压铸钢件制备方法，包括如下步骤：(1)根据铸钢件的形状设计并制作模具，再采用铸造砂和模具制作铸钢件砂型；(2)将铸钢件材料所需钢水采用中频炉熔炼，所述铸钢件材料包括以下组分及其质量百分比：碳0.15％～0.25％，硅0.15％～0.6％，锰0.7％～1.5％，镍0.3％～0.6％，铬0.0％～0.3％，钼0.0％～0.1％，镧0.0015％～0.004％，铈0.02％～0.05％，钛0.025％～0.1％，硼0.0015％～0.006％，余量为铁和不可避免的杂质；(3)将步骤(2)熔炼的钢水浇注在步骤(1)制作的铸钢件砂型内，冷却、保温去应力处理、脱砂、打磨得到铸钢件；(4)对铸钢件进行热处理，所述热处理是指先将铸钢件升温至800～950℃保温2h出炉，在50min内冷却至室温；再将铸钢件入炉升温至500～650℃保温3h出炉，在100min内冷却至室温。进一步地，以质量百分含量计所述铸钢材料包括：碳0.19％，硅0.19％，锰1.1％，镍0.36％，铬0.1％，钼0.06％，镧0.0016％，铈0.042％，钛0.0296％，硼0.00213％，余量为铁和不可避免的杂质。进一步地，步骤(4)中所述冷却采用空冷、水冷或风冷。本发明还提供了一种由上述方法制备的铸钢件，该铸钢件的抗拉强度≥560mpa，屈服强度≥370mpa，在常温下的冲击功akv≥70j/cm2；在-40℃的冲击功akv≥35j/cm2。与现有材料相比较，本发明具有如下有益效果：(1)通过添加镧、铈、钛、硼等微量元素，使材料组织细化，同时提高铸钢件的强度和韧性，使其抗冲击能力更强；(2)通过提高镍含量，可提高铸钢件的低温冲击性能，使其更适合于低温环境下使用；(3)通过适量调整碳、硅、锰、铬、钼等元素的含量，确保在提高低温冲击韧性同时，不影响铸钢件的强度和焊接性能；(4)将铸钢件经过正火和回火热处理后，快速冷却，有利于进一步组织细化，再次提高铸钢件的强度和韧性；(5)所述铸钢件用钢液采用中频炉熔炼，制造成本低，经济实用。具体实施方式本实施例提供了一种耐低温承压铸钢件制备方法，包括如下步骤：(1)根据铸钢件的形状设计并制作模具，再采用铸造砂和模具制作铸钢件砂型；铸钢件砂型制备工艺可采用水玻璃砂，树脂砂和覆膜砂。(2)将铸钢件材料所需钢水采用中频炉熔炼，所述铸钢件材料包括以下组分及其质量百分比：碳0.15％～0.25％，硅0.15％～0.6％，锰0.7％～1.5％，镍0.3％～0.6％，铬0.0％～0.3％，钼0.0％～0.1％，镧0.0015％～0.004％，铈0.02％～0.05％，钛0.025％～0.1％，硼0.0015％～0.006％，余量为铁和不可避免的杂质；将上述铸钢件材料加入中频炉坩埚内熔化并将合金元素含量调配至合格成分，其中所述杂质要低于0.1％；本实施例通过添加镧、铈、钛、硼等微量元素，使材料组织细化，同时提高铸钢件的强度和韧性，使其抗冲击能力更强；通过提高镍含量，提高铸钢件的低温冲击性能，而且对其它性能指标也有改善作用；通过适量调整碳、硅、锰、铬、钼等元素的含量，确保在提高低温冲击韧性同时，不影响铸钢件的强度和焊接性能；(3)将步骤(2)熔炼的钢水浇注在步骤(1)制作的铸钢件砂型内，冷却、保温去应力处理、脱砂、打磨得到铸钢件；本实施例所述模具放置在平整的工装上，避免因平面倾斜造成铸钢件变形。(4)对铸钢件进行热处理，所述热处理是指先将铸钢件升温至800～950℃保温2h出炉，在50min内铸钢件冷却至室温；再将铸钢件入炉升温至500～650保温3h出炉，100min内将铸钢件冷却到室温，所述冷却采用空冷、水冷或风冷进行，上述冷却方式绿色环保。铸钢件经热处理后的力学性能：抗拉强度≥560mpa；屈服强度≥370mpa；在常温下的冲击功akv71～135j/cm2；在-40℃下的冲击功akv35～56j/cm2，延伸率≥24％。由此可见，对常温冲击韧性提升近50％，-40℃低温冲击韧性也比常用的耐低温承压铸钢材料在-20℃的低温冲击韧性还高，而且保持了延伸率不变，扩大了材料的使用范围。实施例1至6实施例1至实施例6的铸钢材料的化学成分如下表1，各实施例的铸钢中不可避免的杂质含量低于0.10％，且实施例1至实施例6的低合金铸钢的冶炼方法和热处理方法与上述方法相同。表1：实施例123456碳0.210.190.220.2340.250.21硅0.350.190.270.220.450.35锰1.21.31.10.810.731.2镍0.30.360.330.270.50.42镧0.00230.00160.003880.003560.002560.00296铈0.03170.02420.04140.03740.03720.0314钛0.03160.02960.03470.03510.06130.0498硼0.001970.002130.001860.00220.004120.00356铬0.040.240.070.10.070.18钼0.10.070.10.060.0470.05对比实施例1本实施例与实施例1基本相同，仅改变所述镍含量，以质量百分含量计所述镍含量为0.25％。对比实施例2本实施例与实施例1基本相同，所述铸钢材料中不添加所述镧、铈、钛、硼。对比实施例3本实施例与实施例1基本相同，改变所述铸钢件材料的含量及组分，以质量百分含量计所述铸钢材料包括碳0.15％，硅0.5％，锰0.9％，镍0.3％，铌0.04％，余量为铁和不可避免的杂质。对实施例1至6以及对比实施例1～4所制备的铸钢件进行性能检测，检测结果如表2所示。表2：从表2可得知：适量的提高镍含量有助于提高铸钢件的低温下的耐冲击性能，增加了微量元素同时可提高铸钢件的韧性和强度。以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。当前第1页12