低合金多元素高強(qiáng)耐熱鋼及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種低合金多元素高強(qiáng)耐熱鋼及其制造方法，其特征是低合金多元素高強(qiáng)耐熱鋼合金成分為C0.25～0.36％、S≤0.015％、Si0.2～0.4％、Mn1～1.5％、P≤0.02％、Cr0.1～0.2％、Mo0.2～0.5％、Ni0.8～1.25％、Cu0.03～0.05％、Al0.02～0.05％，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)熱處理后，用它鑄造的高速柴油機(jī)缸頭，在600度高溫、17MP高壓下金屬性能穩(wěn)定，確保柴油機(jī)牽引的內(nèi)燃機(jī)車(chē)檢修周期運(yùn)行96萬(wàn)公里以上，替代了進(jìn)口，而價(jià)格只有進(jìn)口的1/3。
【專(zhuān)利說(shuō)明】低合金多元素高強(qiáng)耐熱鋼及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低合金多元素高強(qiáng)耐熱鋼，它高強(qiáng)耐熱耐沖擊，尤其適合制作高速柴油機(jī)缸頭，壽命長(zhǎng)成本低。

【背景技術(shù)】
[0002]目前低速柴油機(jī)使用維修保養(yǎng)周期為300小時(shí)，停機(jī)維修既廢時(shí)又影響生產(chǎn)，而高速多缸柴油機(jī)牽引的內(nèi)燃機(jī)車(chē)檢修周期，必須確保運(yùn)行96萬(wàn)公里以上，柴油機(jī)缸頭在600度高溫、17Mp高壓下，缸頭的檢修周期，必須高于高速柴油機(jī)牽引的內(nèi)燃機(jī)車(chē)檢修周期，否則造成停車(chē)事故，影響全局。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服因柴油機(jī)缸頭材質(zhì)引發(fā)的停車(chē)，延長(zhǎng)它的檢修周期，本發(fā)明低合金多元素高強(qiáng)耐熱鋼是一種由C、S、S1、Mn、P、Cr、Mo、N1、Cu、Al和微量V、Mg、Ce、La元素組成的，它在600度高溫下17MP高壓下金屬性能穩(wěn)定，用它鑄造生產(chǎn)的的高速柴油機(jī)缸頭，高強(qiáng)耐熱耐沖擊，確保內(nèi)燃機(jī)車(chē)行駛96萬(wàn)公里以上，完全替代進(jìn)口。
[0004]實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的方案是；采用在普通鑄鋼中加入S1、Mn、Cr、Mo、N1、Cu、Al及稀土元素的方法，通過(guò)冶煉，使低合金多元素高強(qiáng)耐熱鋼化學(xué)成分為C0.25?036 %、S 彡 0.015%,S1.2 ?0.4%,Mnl ?1.5%,P ( 0.02%,Cr0.1 ?0.2%,Mo0.2 ?0.5%、N1.8 ?1.25%,Cu0.03 ?0.05%,A10.02 ?0.05%，和微量 V、Mg、Ce、La、Co 元素，在 600度、17Mp高壓時(shí)金屬性能穩(wěn)定，達(dá)到高強(qiáng)耐熱耐沖擊。
[0005]采用上述方案后，首先配料(A3廢鋼+合金塊)，起爐——加A3廢鋼——熔化——爐內(nèi)鋼水到80 %—鉻鐵一鑰一鎳一稀土材料一錳鐵一鋁一銅一硅一爐內(nèi)鋼水到100%——測(cè)定鋼水溫度(1560?1580度)——取樣成份分析——鑄型加熱——澆鑄——冷卻——出箱清砂——金相分析——裝爐——升溫(250度)--直溫(2
小時(shí))一升溫(650度)--〖亙溫(2小時(shí))一升溫(960度)--〖亙溫(2小時(shí))——出爐——油槽淬火(降溫到100度)——裝爐回火(250至350度)--〖亙溫(6至8小時(shí))——
隨爐冷卻(空冷)(每小時(shí)下降100度)(3小時(shí))一金相分析一打磨一噴砂一檢驗(yàn)合格入庫(kù)。
[0006]本發(fā)明設(shè)計(jì)依據(jù)是:
[0007]C:C是鋼中組元之一，本發(fā)明低合金多元素高強(qiáng)耐熱鋼中C量的控制一方面是為了保證合金得到好的強(qiáng)度、硬度、韌性、耐蝕性的配合。還要保證良好的焊接性能和機(jī)械切削性能。
[0008]Cr:鉻是提高鋼的淬透性，使鋼強(qiáng)化的重要元素，同時(shí)也是提高鋼的耐蝕性的重要元素，但含量偏高對(duì)韌性不利，含鉻量要兼顧鉻與碳的合理匹配。
[0009]Mn、Si有固溶強(qiáng)化、提高淬透性、但Mn易使晶粒粗化，量不宜超過(guò)0.8?1.2%。
[0010]N1:可提高鋼的耐蝕性、韌性、淬透性，在多元素合金的條件下，Ni與Cr、Mo等元素共同作用，耐蝕性提高明顯，控制成本，加入量N1.8?1.25%。
[0011]Mo:可提高鋼的淬透性，有利于消除回火脆性，以及提高鋼的抗晶間腐蝕能力，控制成本，加入量Mo0.2?0.5 %。
[0012]Cu:銅能提高強(qiáng)度和韌性，加入量為0.03?0.05%。
[0013]Al:少量加入細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性，與鉻硅合用可提高耐高溫腐蝕能力，加入量為 0.02 ?0.05%,
[0014]加入少量稀土可以?xún)艋⒓?xì)化組織、提高耐蝕性，但加入量不宜太高，
[0015]P、S分別會(huì)引起熱脆和冷脆，其量彡0.04%。
[0016]本發(fā)明低合金多元素高強(qiáng)耐熱鋼，用它制作的高速柴油機(jī)缸頭金屬性能穩(wěn)定、便于焊接、機(jī)加工，缸頭磁粉探傷合格率100%，抗拉強(qiáng)度提高到1130牛頓/平方毫米，屈服強(qiáng)度提高到850牛頓/平方毫米，硬度提高到25?28HRC，確保機(jī)車(chē)檢修周期行駛96萬(wàn)公里以上。
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]本發(fā)明低合金多元素高強(qiáng)耐熱鋼采用在普通鑄鋼中加入S1、Mn、Cr、Mo、N1、Cu、Al及稀土元素的方法，通過(guò)冶煉，使低合金多元素高強(qiáng)耐熱鋼的化學(xué)成分為C0.25?036%、
S彡 0.015%,S1.2 ?0.4%,Mnl ?1.5%,P ( 0.02%,Cr0.1 ?0.2%,Mo0.2 ?0.5%、N1.8 ?1.25%,Cu0.03 ?0.05%,A10.02 ?0.05%，和微量 V、Mg、Ce、La、Co 元素，在 600度、17Mp高壓時(shí)金屬性能穩(wěn)定,達(dá)到耐熱耐磨耐沖擊。
[0019]采用上述方案，使用中頻感應(yīng)電爐，首先配料(A3廢鋼+合金塊)，起爐——加A3廢鋼——熔化——爐內(nèi)鋼水到80%——鉻鐵——鑰——鎳——稀土材料——錳鐵——鋁——銅——硅——爐內(nèi)鋼水到100%——測(cè)定鋼水溫度(1560?1580度)——取樣成份分析——鑄型加熱——澆鑄——冷卻——出箱清砂——金相分析——裝爐——升溫(250
度)--直溫(2小時(shí))一升溫(650度)--直溫(2小時(shí))一升溫(960度)--〖亙溫
(2小時(shí))——出爐——油槽淬火(降溫到100度)——裝爐回火(250至350度)--〖亙溫
(6至8小時(shí))—隨爐冷卻(空冷)(每小時(shí)下降100度)(3小時(shí))—金相分析一打磨一噴砂一檢驗(yàn)合格入庫(kù)。
[0020]本發(fā)明低合金多元素高強(qiáng)耐熱鋼，用它制作的高速柴油機(jī)缸頭金屬性能穩(wěn)定、便于焊接、機(jī)加工，缸頭磁粉探傷合格率100%，抗拉強(qiáng)度提高到1130牛頓/平方毫米，屈服強(qiáng)度提高到850牛頓/平方毫米，硬度提高到25?28HRC，用它制作的高速柴油機(jī)缸頭在600度高溫、17Mp高壓下，確保機(jī)車(chē)檢修周期行駛96萬(wàn)公里以上，它完全替代進(jìn)口柴油機(jī)缸頭，而價(jià)格只有進(jìn)口的柴油機(jī)缸頭的三分之一。
【權(quán)利要求】
1.一種低合金多元素高強(qiáng)耐熱鋼，主要有3^11、(:1^0、祖、(:11、41及稀土元素組成，其特征是合金成分為 C0.25 ?036%、S 彡 0.015%、Si0.2 ?0.4%,Mnl ?1.5%、P 彡 0.02%、Cr0.1 ?0.2%,Mo0.2 ?0.5%,N1.8 ?1.25%,Cu0.03 ?0.05%,A10.02 ?0.05%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低合金多元素耐熱高強(qiáng)鋼及其制造方法，其特征是所有成分經(jīng)過(guò)配料、共同熔煉、澆鑄成型以及熱處理: 所述熔煉的熔煉溫度為1580度， 所述澆鑄成型的澆鑄溫度為1560度，澆鑄前鑄型預(yù)熱，鑄件在960度下保溫8小時(shí)，進(jìn)行均勻化退火， 所述熱處理為油淬火及回火處理: 油淬火及回火處理工藝為在250度預(yù)熱2小時(shí)，再加熱到650度恒溫2小時(shí)，再加熱到960度，恒溫2小時(shí)后油淬火處理，降溫到100度后，裝爐回火在250至350度恒溫6至8小時(shí),每小時(shí)下降100度回火3時(shí)即完成。
【文檔編號(hào)】C21D1/18GK104250710SQ201310282347
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】肖云興 申請(qǐng)人:肖云興