[发明专利]一种乘用车结构件用高强度低碳铸钢及其冶炼方法

说明书

本发明的一种乘用车结构件用高强度低碳铸钢及其冶炼方法，按质量分数化学成分为：C：0.15%～0.25%，Si：1.2%～2.0%，Mn：0.3%～0.8%，Cr：0%～0.5%，Ni：0.2%～1%，Mo：0%～0.3%，Cu：0～0.5%，S：0～0.025%，P：0～0.03%，Re：0～0.1%，Ce：0～0.1%，余量为Fe；其中Re和Ce不同时为0。本发明的低碳铸钢组织中晶粒得到细化且内部组织分布均匀，机械性能好，在保证常温抗拉强度≥550MPa、屈服强度≥370MPa和延伸率（A5.65）≥15%的同时，其‑30℃冲击功(KV)≥30J，完全满足客户的使用需求。

技术领域

本发明属于机车机械制造技术领域，具体涉及一种乘用车结构件用高强度低碳铸钢及其冶炼方法。

背景技术

在新能源汽车盛行的今天，汽车减重势在必行，汽车零部件如何在保证性能的同时来减少重量？低价格好材料性能的薄壁一体化零部件是一个选择。低碳铸钢，具有可焊接性好、裂纹倾向小、综合性能优异等特点且价格低廉，该材质铸件的力学性能与铸造工艺、化学成分选择和热处理工艺密切相关。现有轻量化薄壁铸件订单，材料要求低碳铸钢，其机械性能：抗拉强度(Rm)≥550MPa，屈服强度≥370MPa，延伸率(A5.65)≥15％，-30℃冲击功(KV)≥27J且金相检测不允许脱碳，远高于通用标准要求，且常规的铸造工艺和热处理工艺无法满足机械性能。因此需要新的生产方法来满足客户需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种乘用车结构件用高强度低碳铸钢及其冶炼方法，以克服低碳铸钢的高强度和高韧性不可兼得的问题，满足客户的使用需求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明的一种乘用车结构件用高强度低碳铸钢，其特征在于，按质量分数，化学成分为：C：0.15％～0.25％，Si：1.2％～2.0％，Mn：0.3％～0.8％，Cr：0％～0.5％，Ni：0.2％～1％，Mo：0％～0.3％，Cu：0～0.5％，S：0～0.025％，P：0～0.03％，Re：0～0.1％，Ce：0～0.1％，余量为Fe；其中Re和Ce不同时为0。

进一步地分析，在钢液熔炼过程中加入稀土硅铁合金细化晶粒，所述高强度低碳铸钢的铸态金相组织为铁素体与珠光体，最终金相组织为马氏体和残余铁素体及少量析出物组成；热处理工艺为复碳淬火和回火。

本发明所述的一种乘用车结构件用高强度低碳铸钢的冶炼方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将冶炼原料(纯铁、增碳剂、金属镍、304不锈钢、电解锰、硅铁)投入冶炼电炉，在压力为0.2～0.3Mpa的氩气保护环境中逐步升温，进行化料、冶炼；

(2)待所述冶炼原料全部溶为钢水后，加除渣剂打渣，升温至1500～1600℃，再加入总钢液量的0.1％～0.3％硅钙(Ca₂₈Si₆₀)，进行预脱氧；

(3)钢水预脱氧后加打渣剂打渣，打渣1～2次，取样进行化学成分检测，满足化学成分要求，再加入打渣剂，覆盖钢液表面，隔绝氧气；继续升温至1660～1700℃，断电保温进行“镇静”精炼5～7分钟；

(4)当化学成分合格后，向炉内加入总钢液量的0.1％～0.3％的纯铝进行终脱氧，除渣1～2次；向钢水中添加总钢液量的0.17％～0.23％稀土硅铁进行晶粒细化，除渣1～2次，浇注得到低碳铸钢；

(5)将所述低碳铸钢进行淬火和回火处理，即可得到所述的乘用车结构件用高强度低碳铸钢；

所述稀土硅铁为ReSiFe-32Ce稀土硅铁合金，其主要成分为稀土元素Ce或/和Re约占50％，Si约占比40％，其它元素约占比10％，化学成分参考标准GBT4137-2015中ReSiFe-32Ce，用于细化晶粒、提高钢液抗氧化性能力。