[发明专利]一种高强韧性低合金铸钢及其制备方法

说明书

本发明为一种高强韧性低合金铸钢及其制备方法。该铸钢的组分以及各组分质量百分比为：0.1％‑0.3％C，0.4％‑0.8％Si，0.6％‑0.85％Mn，0.6％‑1.2％Cr，0.3％‑0.7％Mo，0.5％‑1％Ni，0.02％‑0.08％V，0.02％‑0.08％Nb，0.02％‑0.08％Ti，0.01％‑0.05％Cu，S≤0.01％，P≤0.01％，余量为Fe。本发明得到的材料为综合力学性能优越，铸造成型容易，工序简单，是一种兼顾高强度的同时具有高韧性、高塑性的铸钢。

技术领域

本发明属于铸钢材料技术领域，涉及一种低合金高强韧性铸钢。

背景技术

低合金高强韧性铸钢是在铸造碳钢的基础上，通过加入少量合金元素，并通过适当的热处理，提高强度和韧性，并改善其力学性能而发展起来的一类用钢。因为优良力学和物理化学性能，广泛应用于运输、矿山、石油、冶金、船舶等力学制造业中。

近30年来，高强韧性低合金铸钢随着熔铸技术的进步而得到迅猛发展，由于铸钢材料在恶劣环境(重载、冲击等)下应用，对低合金铸钢材料的力学性能提出了进一步要求，具有高强度、高韧性、高塑性的低合金铸钢材料成为未来的研究重点。专利CN109750220A公开了一种抗拉强度1200MPa，室温冲击30J，延伸率10％的高强韧性铸钢材料(材料成分中各元素的重量百分比(wt％)为0.3％-0.4％C，0.6-1.4％Si，0.8-1.3％Si，0.8-1.3％Mn，0.6-1.4％Cr，0.03-0.1％RE，0.1-0.4％Mo，0.06-0.15％V，S、P≤0.03％，余量为Fe。)，虽然抗拉强度达到了1200MPa，但韧性与塑性方面还存在一些不足，冲击功仅为30J、延伸率为10％。

发明内容

本发明的目的为针对当前技术中存在的问题，提供一种高强韧性低合金铸钢及其热处理方法。该合金铸钢通过添加的微量元素Nb、V、Ti从而起到细化晶粒的作用。制备方法采用复合-微合金化方式。本发明得到的材料为综合力学性能优越，铸造成型容易，工序简单，是一种兼顾高强度的同时具有高韧性、高塑性的铸钢。

本发明的技术方案是，

一种高强韧性低合金铸钢，其组分以及各组分质量百分比为：0.1％-0.3％C，0.4％-0.8％Si，0.6％-0.85％Mn，0.6％-1.2％Cr，0.3％-0.7％Mo，0.5％-1％Ni，0.02％-0.08％V，0.02％-0.08％Nb，0.02％-0.08％Ti，0.01％-0.05％Cu，S≤0.01％，P≤0.01％，余量为Fe。

所述的高强韧性低合金铸钢的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：配料，按照配比称量原料，所述的原料包括：工业纯铁、纯硅、电解锰、电解镍、电解铜、金属铬、海绵钛、钼铁、钒铁、铌铁；

步骤二：熔炼，利用真空熔炼炉熔炼，先合炉抽真空，真空度≤1pa，放入相关原料；融化后在1580℃-1680℃下精炼5min-20min；

步骤三：浇铸，真空炉炉内浇注，1540℃-1620℃，连续稳定地将钢液浇铸至准备好的模具中进行成型，整个浇铸过程在2～3分钟内完成，在真空状态下随炉冷却至室温，得到铸钢成品；

所述的高强韧性低合金铸钢的制备方法，还包括：

步骤四：热处理，将步骤三得到的铸钢在820℃-900℃下正火保温60min-120min，然后空冷；然后再升温到840℃-940℃下保温30min-120min，然后水冷淬火；最后再调整温度至540℃-620℃回火，保温90min-150min，再空冷。

所述的步骤四中，正火温度优选为Ac3温度点以上30℃-60℃，淬火温度优选为Ac3温度以上50℃-100℃。所述的Ac3温度点为为加热时转变为奥氏体的终了温度。

本发明的实质性特点为：