低合金多元素高强耐热钢及其制造方法
【专利摘要】一种低合金多元素高强耐热钢及其制造方法，其特征是低合金多元素高强耐热钢合金成分为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％，经过调质热处理后，用它铸造的高速柴油机缸头，在600度高温、17MP高压下金属性能稳定，确保柴油机牵引的内燃机车检修周期运行96万公里以上，替代了进口，而价格只有进口的1/3。
【专利说明】低合金多元素高强耐热钢及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低合金多元素高强耐热钢，它高强耐热耐冲击，尤其适合制作高速柴油机缸头，寿命长成本低。
【背景技术】
[0002]目前低速柴油机使用维修保养周期为300小时，停机维修既废时又影响生产，而高速多缸柴油机牵引的内燃机车检修周期，必须确保运行96万公里以上，柴油机缸头在600度高温、17Mp高压下，缸头的检修周期，必须高于高速柴油机牵引的内燃机车检修周期，否则造成停车事故，影响全局。
【发明内容】
[0003]为了克服因柴油机缸头材质引发的停车，延长它的检修周期，本发明低合金多元素高强耐热钢是一种由C、S、S1、Mn、P、Cr、Mo、N1、Cu、Al和微量V、Mg、Ce、La元素组成的，它在600度高温下17MP高压下金属性能稳定，用它铸造生产的的高速柴油机缸头，高强耐热耐冲击，确保内燃机车行驶96万公里以上，完全替代进口。
[0004]实现上述目标的方案是；采用在普通铸钢中加入S1、Mn、Cr、Mo、N1、Cu、Al及稀土元素的方法，通过冶炼，使低合金多元素高强耐热钢化学成分为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高压时金属性能稳定，达到高强耐热耐冲击。
[0005]采用上述方案后，首先配料(A3废钢+合金块)，起炉——加A3废钢——熔化——炉内钢水到80 %—铬铁一钥一镍一稀土材料一锰铁一铝一铜一硅一炉内钢水到100%——测定钢水温度(1560?1580度)——取样成份分析——铸型加热——浇铸——冷却——出箱清砂——金相分析——装炉——升温(250度)--直温(2
小时)一升温(650度)--〖亘温(2小时)一升温(960度)--〖亘温(2小时)——出炉——油槽淬火(降温到100度)——装炉回火(250至350度)--〖亘温(6至8小时)——
随炉冷却(空冷)(每小时下降100度)(3小时)一金相分析一打磨一喷砂一检验合格入库。
[0006]本发明设计依据是:
[0007]C:C是钢中组元之一，本发明低合金多元素高强耐热钢中C量的控制一方面是为了保证合金得到好的强度、硬度、韧性、耐蚀性的配合。还要保证良好的焊接性能和机械切削性能。
[0008]Cr:铬是提高钢的淬透性，使钢强化的重要元素，同时也是提高钢的耐蚀性的重要元素，但含量偏高对韧性不利，含铬量要兼顾铬与碳的合理匹配。
[0009]Mn、Si有固溶强化、提高淬透性、但Mn易使晶粒粗化，量不宜超过0.8?1.2%。
[0010]N1:可提高钢的耐蚀性、韧性、淬透性，在多元素合金的条件下，Ni与Cr、Mo等元素共同作用，耐蚀性提高明显，控制成本，加入量N1.8?1.25%。
[0011]Mo:可提高钢的淬透性，有利于消除回火脆性，以及提高钢的抗晶间腐蚀能力，控制成本，加入量Mo0.2?0.5 %。
[0012]Cu:铜能提高强度和韧性，加入量为0.03?0.05%。
[0013]Al:少量加入细化晶粒，提高冲击韧性，与铬硅合用可提高耐高温腐蝕能力，加入量为 0.02 ?0.05%,
[0014]加入少量稀土可以净化、细化组织、提高耐蚀性，但加入量不宜太高，
[0015]P、S分别会引起热脆和冷脆，其量彡0.04%。
[0016]本发明低合金多元素高强耐热钢，用它制作的高速柴油机缸头金属性能稳定、便于焊接、机加工，缸头磁粉探伤合格率100%，抗拉强度提高到1130牛顿/平方毫米，屈服强度提高到850牛顿/平方毫米，硬度提高到25?28HRC，确保机车检修周期行驶96万公里以上。
[0017]下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0018]本发明低合金多元素高强耐热钢采用在普通铸钢中加入S1、Mn、Cr、Mo、N1、Cu、Al及稀土元素的方法，通过冶炼，使低合金多元素高强耐热钢的化学成分为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高压时金属性能稳定,达到耐热耐磨耐冲击。
[0019]采用上述方案，使用中频感应电炉，首先配料(A3废钢+合金块)，起炉——加A3废钢——熔化——炉内钢水到80%——铬铁——钥——镍——稀土材料——锰铁——铝——铜——硅——炉内钢水到100%——测定钢水温度(1560?1580度)——取样成份分析——铸型加热——浇铸——冷却——出箱清砂——金相分析——装炉——升温(250
度)--直温(2小时)一升温(650度)--直温(2小时)一升温(960度)--〖亘温
(2小时)——出炉——油槽淬火(降温到100度)——装炉回火(250至350度)--〖亘温
(6至8小时)—随炉冷却(空冷)(每小时下降100度)(3小时)—金相分析一打磨一喷砂一检验合格入库。
[0020]本发明低合金多元素高强耐热钢，用它制作的高速柴油机缸头金属性能稳定、便于焊接、机加工，缸头磁粉探伤合格率100%，抗拉强度提高到1130牛顿/平方毫米，屈服强度提高到850牛顿/平方毫米，硬度提高到25?28HRC，用它制作的高速柴油机缸头在600度高温、17Mp高压下，确保机车检修周期行驶96万公里以上，它完全替代进口柴油机缸头，而价格只有进口的柴油机缸头的三分之一。
【权利要求】
1.一种低合金多元素高强耐热钢，主要有3^11、(:1^0、祖、(:11、41及稀土元素组成，其特征是合金成分为 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.根据权利要求1所述低合金多元素耐热高强钢及其制造方法，其特征是所有成分经过配料、共同熔炼、浇铸成型以及热处理: 所述熔炼的熔炼温度为1580度， 所述浇铸成型的浇铸温度为1560度，浇铸前铸型预热，铸件在960度下保温8小时，进行均匀化退火， 所述热处理为油淬火及回火处理: 油淬火及回火处理工艺为在250度预热2小时，再加热到650度恒温2小时，再加热到960度，恒温2小时后油淬火处理，降温到100度后，装炉回火在250至350度恒温6至8小时,每小时下降100度回火3时即完成。
【文档编号】C21D1/18GK104250710SQ201310282347
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】肖云兴 申请人:肖云兴