[发明专利]用于履带结构件的低密度高强钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于履带结构件的低密度高强钢及其制备方法，该制备方法包括：将金属原料加入到中频感应熔炼炉内加热，加热温度控制在1550～1650℃，熔炼40min后再添加石墨块或碳棒，再继续熔炼30min，配料的化学成分按质量百分比控制为C：0.5～1.5％、Mn：20～35％、Al：5～15％、Si：0.2～1.0％、S≤0.05％、P≤0.05％；在1580～1620℃之间的出钢温度下，导包一次将合金熔液温度降至1480℃以下后，倾倒入预制好的模具内浇铸成履带结构件铸件；将履带结构件铸件送至热处理炉中进行均匀化处理，均匀化温度控制为1050～1200℃，均匀化处理时间控制为1～3h，炉体升温速率控制为5～30℃/min，出炉后在60s内入水降温至室温。本发明能够提升材料的各项力学性能并显著降低材料密度，获得高强度、高韧性、低密度的履带结构件产品。

技术领域

本发明属于特种车辆履带结构件用钢技术领域，具体涉及一种用于履带结构件的低密度高强钢及其制备方法。

背景技术

对于履带式特种车辆来说，履带结构件的性能是决定车辆使用寿命与机动性能的关键因素。目前，我国特种车辆的履带结构件主要采取铸造和锻造两种工艺来生产，其中铸造履带结构件的主要材料为高锰钢。高锰钢硬度高、耐磨性好，具备优异的使用性能。然而，履带结构件在特种车辆中的重量占比较高，而常规高锰钢不具备轻量化优势，仅从提高性能的角度出发，难以对特种车辆的使用性能产生根本性改善。

铁锰铝系合金钢是一种新型的低密度、高强度履带结构件材料，是未来高性能特种车辆铸造履带结构件的优选材料。然而，由于铁锰铝系低密度高强钢的合金含量较高、组成相复杂，在现有技术的实际生产中，缺乏高品质的冶炼技术以及高性能的热处理方法，制约了铁锰铝系低密度高强钢的规模化应用。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种用于履带结构件的低密度高强钢及其制备方法。

本发明的用于履带结构件的低密度高强钢的化学成分按质量百分比控制为：0.5～1.5％、Mn：20～35％、Al：5～15％、Si：0.2～1.0％、S≤0.05％、P≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。

进一步地，在本发明的用于履带结构件的低密度高强钢中，所述用于履带结构件的低密度高强钢的化学成分按照质量百分比控制为：C：0.8～1.1％、Mn：29.5～31.5％、Al：8.8～9.2％、Si：0.2～0.6％、S≤0.03％、P≤0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质。

进一步地，在本发明的用于履带结构件的低密度高强钢中，所述用于履带结构件的低密度高强钢的化学成分按照质量百分比控制为：C：0.6～0.9％、Mn：27.5～29.5％、Al：7.5～8.5％、Si：0.6～1.0％、S≤0.02％、P≤0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质。

进一步地，在本发明的用于履带结构件的低密度高强钢中，所述用于履带结构件的低密度高强钢的化学成分按照质量百分比控制为：C：1.1～1.5％、Mn：32.5～34.5％、Al：11.5～12.5％、Si：0.6～1.0％、S≤0.03％、P≤0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明的用于履带结构件的低密度高强钢制备方法包括如下步骤：

(一)冶炼

根据目标产品成分要求进行配料，将金属原料加入到中频感应熔炼炉内，开启中频感应熔炼炉的中频感应加热器，加热温度控制在1550～1650℃之间，熔炼40min后再向中频感应熔炼炉内添加石墨块或碳棒，再继续熔炼30min，冶炼成合金熔液，其中，所述金属原料包括废钢、纯铁、硅铁中的一种或多种；锰铁、硅锰、电解锰中的一种或多种；硅铝、金属铝中的一种或多种，配料的化学成分按质量百分比控制为C：0.5～1.5％、Mn：20～35％、Al：5～15％、Si：0.2～1.0％、S≤0.05％、P≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质；

(二)浇铸