[发明专利]一种高强塑铸钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铸钢材料技术领域，具体涉及一种不含Ni、Mo等贵金属元素的低碳低合金Mn-Si-Cr型高强度高塑性铸钢及其制备方法。

背景技术

当前，伴随着汽车轻量化的发展，对汽车用铸钢件的要求也越来越高：要求其在减重的同时又要具有高强度和较长的使用寿命，以达到安全、环保、节能和降低成本等要求。为此，期望汽车用铸钢材料的强度要提高，同时要保持足够的塑性，即需要有好的综合力学性能，再者又要考虑生产成本。而国内外在抗拉强度达到1000 MPa以上，且塑性在10%以上的铸钢钢种中，都需要加入Ni或Mo等贵金属元素，成本较高。此外，现有铸钢生产制造所采用的热处理工艺已不能满足性能要求。

经过传统的重新加热淬火与回火处理能改善钢板的强韧性，但生产能耗高、周期长。与传统的重新加热淬火与回火工艺相比，直接淬火工艺能够节约能源并缩短工艺流程，因为它不需要再重新加热进行淬火；同时，直接淬火还有利于改善钢的焊接性能，因为直接淬火可以获得较高的力学性能，自然而然可以通过减少合金元素的用量来降低碳当量；此外，钢的强韧配比在采用直接淬火处理后还能得以提高。

淬火-分配-回火是徐祖耀在2007年在“钢热处理的新工艺”（热处理, 2007, 22(1) : 1-11）这篇文章中提出的并申请了相应专利CN 101121955A。钢经过淬火-分配-回火处理后能够获得高强度和高韧性。

将直接淬火和淬火-分配-回火结合起来，采用直接淬火加分配-回火热处理即直接淬火-分配-回火，的处理方式，对铸钢进行处理，不仅可以提高生产效率，还可以改善铸钢的力学性能。

发明内容

针对汽车用铸钢的生产现状，本发明提供一种高强塑（高强度、高塑性）铸钢及其制备方法。

本发明提供的一种高强塑铸钢，化学成分中各元素的重量百分比（wt.%）为：0.30%-0.35%C，0.5%-1.3%Si，0.6%-1.3%Mn，0.4%-1.1%Cr，0.02%-0.1%RE，S≤0.03%，P≤0.03%，余量为Fe。

所述的高强塑铸钢，其化学成分中各元素的重量百分比优化为：0.32%-0.35%C，0.6%-1.0%Si，0.9%-1.3%Mn，0.5%-0.9%Cr，0.03%-0.09%RE，S≤0.03%，P≤0.03%，余量为Fe。

本发明公开的高强塑铸钢的制备方法，包含如下具体步骤：

（1）将炉料加入熔炼炉进行熔炼，温度控制在1580~1620℃之间，通过取钢液浇注试样测试其炉前成分并对其成分进行调整；

（2）待钢液温度下降到1540℃~1560℃时，将其浇入铸型铸成铸件；

（3）铸件冷却到900~930℃时，将铸件取出，根据生产实际选择进行热处理。

上述步骤（3）的热处理是下述1）、2）、3）中的任意一种。

1）工艺1：260℃盐浴保温10s~30s/mm→400℃盐浴保温20s~60s/mm→水淬至室温。

2）工艺2：水淬2s~10s/mm→电阻炉中400℃保温20s~60s/mm→水淬至室温。

3）工艺3：水淬2s~8s/mm→空冷2min~5min/mm→水淬至室温。

上述步骤（3）中铸件冷却到900~930℃是符合合金钢的奥氏体化温度可以为Ac3以上50～100℃的一般热处理规范，以使合金元素完全固溶于奥氏体中并在铸件各个部位分布均匀。

上述步骤（3）1）中的“260℃盐浴保温10s~30s/mm”、2）中的“水淬2s~10s/mm”、3）中的水淬2s~8s/mm是为了将所述的高强塑铸钢淬火到Ms-Mf之间，使其不全转变为马氏体而保留一定量的奥氏体。

上述步骤（3）2）中的“400℃盐浴保温20s~60s/mm”、2）中的“电阻炉中400℃保温20s~60s/mm”是为了让碳从马氏体扩散至奥氏体中，使奥氏体富碳而稳定一定量而不发生转变，在这期间还会析出细小弥散的碳化物，即完成碳的分配和回火；3）中“空冷2min~5min/mm”是通过铸钢的自回火完成碳的分配和回火。

上述步骤（3）中最后的水淬至室温是为了获得一定量的残余奥氏体和马氏体的混合组织。