專利名稱：微合金鑄鋼及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微合金鑄鋼及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
目前在鑄鋼領(lǐng)域，通過添加Cr、Ni、Mo等稀缺元素，使合金元素總含量達到中合金鋼(5-10％)水平，鑄鋼鑄態(tài)晶粒度1-5級，采用淬火、回火熱處理工藝達到要求硬度及其機械性能。上述，由于使用的稀缺元素含量大，鑄鋼的成本高。在實際操作中，工藝過程復(fù)雜，淬火開裂現(xiàn)象難以避免。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的合金鑄鋼使用稀缺元素含量大、鑄鋼的成本高、淬火過程中易開裂的問題，本發(fā)明提出微合金鑄鋼及其生產(chǎn)工藝。
技術(shù)方案鋼鐵金屬的最佳固溶強化合金元素是碳，采用稀缺合金元素替代碳來達到合金固溶強化目的是一種浪費。一些合金元素在濃度非常低的情況下(0.1％以下)，對鋼的性能產(chǎn)生非常顯著的影響，稱這些合金元素為微合金元素。本發(fā)明的原理是采用微合金元素在很低含量下，與C、N、S、Mn、Cr的交互作用，通過合金碳、氮化物的析出強化，細化晶粒，提高奧氏體穩(wěn)定性，使金屬強度得到顯著提高。通過控制正火工藝，獲得貝氏體、馬氏體組織，從而使鑄鋼具有調(diào)質(zhì)機械結(jié)構(gòu)鋼的機械性能。
本發(fā)明提出的微合金鑄鋼，含有基本元素鐵和合金元素C、Ti、V、Mn、Cr、Si，其特征在于C為0.1-0.5％、Ti為0.05-0.2％、V為0.05-0.2％、Mn為1-2.5％、Cr為0.5-1.5％、Si為0.5-2.0％。
所述微合金鑄鋼的生產(chǎn)工藝為熔煉加入C、Ti、V、Mn、Cr，控制各元素的含量；澆鑄控制凝固速度及凝固后的冷速，即從1600℃-1200℃的時間為8-10分鐘，使合金碳氮化物、硫化物析出細化奧氏體晶粒；清理；控制正火正火溫度為900-950℃，常規(guī)保溫，控制冷卻速度為1-3℃/秒；噴丸。
有益效果在熔煉過程中，合金碳氮化合物、硫化物析出成為結(jié)晶晶核，晶粒度達到8級以上。液態(tài)轉(zhuǎn)變到固態(tài)，奧氏體轉(zhuǎn)變到室溫穩(wěn)定相，兩階段合金碳氮化合物析出，使鋼材強度達到σb800MPa以上。空氣控制冷卻，達到貝氏體、馬氏體金相組織，從而具有調(diào)質(zhì)機械結(jié)構(gòu)鋼一樣好的綜合機械性能。
在加工中，通過控制澆鑄過程中的凝固速度及凝固后的冷速，形成細化的奧氏體晶粒；取消鑄鋼淬火、回火熱處理工序，只用控制正火工藝，獲得貝氏體、馬氏體、細微珠光體組織避免了淬火開裂、變形而產(chǎn)生的廢品損失；節(jié)省了能源消耗；減少了在制品數(shù)量；節(jié)省了廠房、設(shè)備投資；節(jié)省了人工開支；縮短了工藝流程；消除了淬火工藝對空氣、水的污染，改善了環(huán)境。
從經(jīng)濟上計算，每噸鑄件的淬火、回火費用為3000元。本專利可使鑄鋼件降低成本3000元/噸。
低合金鋼的合金元素，一般都是為了提高材料的淬透性而添加的。因為取消了淬火工序，所以原來添加的Cr、Ni、Mo等貴重元素，可以取消或適量減少。
由于鑄鋼件的細晶粒，沒有淬火裂紋，使零件的可靠性提高，具有顯著的社會效益。


圖1是目前合金鑄鋼的生產(chǎn)工藝流程圖。
圖2是本發(fā)明微合金鑄鋼的生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示是目前合金鑄鋼的生產(chǎn)流程，主要依次經(jīng)過溶化、澆鑄、清理、正火、淬火、回火、噴丸工序。在上述工藝中，合金鑄鋼必須經(jīng)過淬火、回火、噴丸工序，在淬火過程中，工件易開裂變形，影響工件的質(zhì)量。
圖2所示是本發(fā)明微合金鑄鋼的生產(chǎn)流程，主要依次經(jīng)過溶化、澆鑄、清理、控制正火、噴丸工序。具體為在溶化過程中，加入合金元素，保證溶化液中C為0.1-0.5％、Ti為0.05-0.2％、V為0.05-0.2％、Mn為1-2.5％、Cr為0.5-1.5％；在澆鑄過程中，控制凝固速度及凝固后的冷速，即從1600℃-1200℃的時間為8-10分鐘，使合金碳氮化物、硫化物析出細化奧氏體晶粒；在控制正火過程中，正火溫度為900-950℃，常規(guī)保溫，通過風(fēng)冷爐控制冷卻速度，冷卻速度為1-3℃/秒，保證獲得細晶粒奧氏體及合金碳、氮化合物的固溶，獲得貝氏體、馬氏體常溫組織；在噴丸機中對工件進行表面噴丸處理。通過上述生產(chǎn)獲得的微合金鑄鋼具有調(diào)質(zhì)機械結(jié)構(gòu)鋼的機械性能，在生產(chǎn)工藝中與目前的工藝相比，省略了淬火和回火工序，避免了工件的開裂變形，又縮短了生產(chǎn)工藝流程，在保證機械性能的情況下，降低了生產(chǎn)成本，可以對原來一些要求高機械性能和淬火困難的工件，采用微合金鑄鋼毛坯，開拓工件新的加工手段。
權(quán)利要求
1.微合金鑄鋼，含有基本元素鐵和合金元素C、Ti、V、Mn、Cr、Si，其特征在于C為0.1-0.5％、Ti為0.05-0.2％、V為0.05-0.2％、Mn為1-2.5％、Cr為0.5-1.5％、Si為0.5-2.0％。
2.權(quán)利要求1所述的微合金鑄鋼的生產(chǎn)工藝為熔煉加入C、Ti、V、Mn、Cr，控制各元素的含量；澆鑄控制凝固速度及凝固后的冷速，即從1600℃-1200℃的時間為8-10分鐘，使合金碳氮化物、硫化物析出細化奧氏體晶粒；清理；控制正火正火溫度為900-950℃常規(guī)保溫，控制冷卻速度為1-3℃/秒；噴丸。
全文摘要
本發(fā)明提出了具有調(diào)質(zhì)機械結(jié)構(gòu)鋼的機械性能的微合金鑄鋼，其含有基本元素鐵和合金元素C、Ti、V、Mn、Cr、Si，其中C為0.1－0.5％、Ti為0.05－0.2％、V為0.05－0.2％、Mn為1－2.5％、Cr為0.5－1.5％、Si為0.5－2.0％。所述微合金鑄鋼的生產(chǎn)工藝為熔煉加入C、Ti、V、Mn、Cr，控制各元素的含量；澆鑄控制凝固速度及凝固后的冷速，即從1600℃－1200℃的時間為8－10分鐘，使合金碳氮化物、硫化物析出細化奧氏體晶粒；清；控制正火正火溫度為900－950℃，常規(guī)保溫，控制冷卻速度為1－3℃/秒；噴丸。
文檔編號C22C38/38GK1570182SQ20041001307
公開日2005年1月26日 申請日期2004年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月20日
發(fā)明者陳守介 申請人:陳守介