[发明专利]一种高强度耐冲击耐热耐低温的合金钢及制造工艺

说明书

本发明公开了一种高强度耐冲击耐热耐低温的合金钢及制造工艺。它具有良好的铸造性、热处理性、可加工性和焊接性。广泛用于制造应用工温在500℃以下或在500℃到‑50℃冷热兼故并要求强度高、耐冲击、耐磨损、耐低温、耐蚀的石化采油装备中形体复杂的中空曲轴、矿山、冶金装备管式磨机中的中空轴及以铸代锻的齿轮、盘形或环件重要零部件。本发明钢主要性能：屈服强度Бs＝(756‑813)N/mm²，抗冲击韧性αku＝(61‑69)J/cm²，‑50℃时，αku＝(45‑53)J/cm²；它较现有应用较多的ZG35SiMn屈服强度提升了86.8％，韧性提升了85.7％，比德国公司产品性能Бs提升了12.07％，αku提升了47.73％，若按进口产品价(12万元/T)下降45％(即6.6万元/T)，生产出口15000T则每年可创汇约1.5亿美元。

技术领域

本发明涉及一种高强度耐冲击耐热耐低温的低合金铸钢，可广泛用于制造石化、矿山、冶金、船舶、运输、电力、建材、机械等行业装备中的大小齿轮、齿圈、重载行车和塔吊滚轮、大型旋窑中的托轮、轮带、重型齿圈；锤式破碎机中的端盘、锤盘、减速机齿轮、大飞轮；各类管式磨机中的中空轴及边缘传动中的大齿圈；各类输送机中的重要链轮；还有石化装备的中空曲轴、齿轮、盾构机的大刀盘……等高端重要零部件；本发明还涉及一种高强度耐冲击耐热耐低温的低合金钢的制造工艺。

技术背景

在现有技术领域中，全世界各国的合金铸钢毛坯都普遍存在不同程度的：气孔、砂眼、夹砂或夹渣、缩孔、偏析或裂纹等铸造缺陷；而合金铸钢产品世界上至少有95％的国家之主要性能问题是：屈服强度(Бs)低，抗冲击韧性差(αku)，耐低温韧性更差或未予涉足研究，根本不知其重要性；但随着世界各国工业设备的发展，海洋、石化与国防装各性能提升的需要，材料科学发展的德国、瑞典、日本等国，已对各类合金钢(包括：锻钢或铸钢)之低温韧性、耐热性、耐磨、耐蚀与可焊性的研究和实验已投入了大批的人力、财力并已取得明显的成效。

总体来说，我国对低合金铸钢的设计水平、生产技术水平、应用技术分析水平还十分落后；而通读中国合金铸钢的Q/ZB66-73及JB/T5000.6-2007之标准，发现所列21种合金铸钢性能普遍低下，冲击韧性严重不足，而低温韧性全无……，所以寻求或开发、研试新型高强、耐冲击、耐低温的多功能特殊合金铸钢以满足工业建设和海洋、石化和国防装备性能的提升已迫在眉睫！

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度耐冲击耐热耐低温的低合金铸钢，它具有无气孔、无裂纹、无夹砂等铸造性缺陷，强度高、耐冲击、耐热且耐低温耐蚀的性能特点，制造和使用成本低，充分地满足了现代大工业各类机械装备及重要零部件广泛使用的要求。

本发明的另一个目的是提供一种高强度耐冲击耐热耐低温低合金铸钢的制造工艺。

为达到以上的目的，采用5吨电弧炉熔炼了11吨钢水，(编号2016-10-7)锻件产品主要性能如下：Бs＝(1105-1155)N/mm²，Бb＝(1180-1270)N/mm²，δ≥14％，αku＝(101.25-113.75)J/cm²，αku(-50℃)＝(89-98)J/cm²；对应铸钢做性能检测，主要性能数据如下：Бs＝(756-813)N/mm²，Бb＝(826-895)N/mm²，αku＝(61-69)J/cm²，-50时αku＝(45-53)J/cm²，

本发明选用的是以C、Si、Mn、Cr、Mo为主加元素。辅加少量V、Nb、N、Zr、Ti、RE元素；它属低合金有兼故性的多功能特钢，所以它具有良好的铸造性、补焊性、热处理和加工性及耐蚀性。