[发明专利]低合金铸钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种低合金铸钢，具体地说是一种能满足美国铁道协会(A.A.R)B+级铸钢要求的低合金铸钢。

背景技术

我国铁道标准TB/T2942—1999《铁路机车车辆用铸钢材料》等效采用了美国铁道协会(A.A.R)发布的相关标准，即要求铁路机车车辆用铸钢材料满足一定的机械性能和化学成分要求，该标准将铁路机车车辆用铸钢材料分为以下种类：A级、B级、C级和E级铸钢，如规定B级钢的化学成分的最大限度为：碳0.32％、硅1.50％、锰0.90％(碳在最高含量之下，每降低0.01％，允许锰增加0.04％，最高锰含量允许达到1.20％)、磷0.040％、硫0.040％。

铁道标准规定B级钢的机械性能满足以下要求：抗拉强度大于等于485MPa(70ksi)，屈服强度大于等于260MPa(38ksi)，延伸率大于等于24％，断面收缩率大于等于36％，-7℃(20℉)的夏氏冲击值大于等于20J(15ft-1bs)。

美国铁道协会(A.A.R)在后来修订的M201标准中提出了一种新的铸钢材料，即B⁺级钢，其化学成分要求与B级钢相同，但机械性能优于B级钢，具体要求为：抗拉强度大于等于550MPa(80ksi)，屈服强度大于等于345MPa(50ksi)，延伸率大于等于24％，断面收缩率大于等于36％，-7℃(20℉)的夏氏冲击值大于等于20J(15ft-1bs)。铁道标准和美国铁道协会(A.A.R)标准仅规定了五个元素的最高含量要求，为了达到所需要的机械性能，可以加入其他合金元素，以增强钢的综合力学性能。例如巴克伊铸钢公司专利(CN99815700.7)就是根据美国A.A.R标准发明的一种铁路组件所用的铸钢组合物。

发明内容

本发明的目的是提供一种低合金铸钢，该铸钢符合A.A.R.对B+级钢化学成分和力学性能的规定，具有比B级钢更好的综合机械性能。该铸钢可以用于铁路部件，也可用于其他工程领域。

按照本发明提供的技术方案，该低合金铸钢具有如下的化学成分：碳0.22～0.30％、硅0.25～0.55％、锰0.75～1.05％、磷小于等于0.035％、硫小于等于0.035％，铬0.25～0.60％，镍0.20～0.50％，残余元素含量小于等于0.30％，余量为铁；单位为重量百分数。

这种低合金铸钢可用于铸造铁路部件，所述铁路部件主要是转向架摇枕、侧架等。

这种低合金铸钢的热处理方法包括，升温至850～950℃后保温2～5小时，然后自然冷却至常温；经正火处理后的力学性能为：抗拉强度大于等于550MPa，屈服强度大于等于345MPa，延伸率大于等于24％，断面收缩率大于等于36％，-7℃的夏氏冲击值大于等于20J。

当所用的热处理设备具有调节升温速度的功能时，升温速度为120～200℃/小时；当所用的热处理设备没有调节升温速度的功能且升温速度较快时，可在升温至680～720℃后保温1～2小时，然后再升温至850～950℃。

本发明仅增添了合金元素铬和镍，即符合A.A.R.对B+级钢化学成分的规定，并能满足A.A.R.对B+级钢力学性能的要求，而且具有比B级钢更好的综合机械性能。与巴克伊铸钢公司专利(CN99815700.7)相比，巴克伊铸钢公司专利所需加入的合金元素比较多，如Ni、Cr、Mo、V等。这就带来了工业生产成分控制难、冶炼工艺复杂及生产成本高等缺点，同时该专利对杂质元素P、S的控制很严，要求控制P含量小于等于0.02％，S含量小于等于0.015％，这给工业冶炼控制带来很大难度。而本发明只需添加两种合金元素铬和镍，就能满足A.A.R.对B+级钢力学性能的要求，由于添加合金的数量和种类都较少，因此成本低、冶炼工艺操作简便，而且可焊性好；同时本发明对杂质元素P、S的控制要求比巴克伊铸钢公司专利要宽松，这给材料的冶炼带来了极大的方便，有利于工业化实施和推广。因此，本发明相对于巴克伊铸钢公司专利(CN99815700.7)，具有成分容易控制、合金增添少、生产成本低、冶炼工艺简单、可焊性好、铸造工艺性能优良，从而更有利于工业化应用等优点。

附图说明

图1为正火温度对本发明抗拉和屈服强度的影响。

图2为正火温度对本发明塑性和冲击韧性的影响。

图3为本发明的材料经正火处理后的金相组织放大100倍时的图片。

图4为本发明的材料经正火处理后的金相组织放大500倍时的图片。

具体实施方式