【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及冶金，具體涉及一種鑄鋼及提升鑄鋼坯料性能的方法。
技術(shù)介紹
1、隨著工程機(jī)械向裝備大型化、輕量化及重載荷等方向的發(fā)展，鑄造車架的使用比例和質(zhì)量要求都有了較大提高，國(guó)內(nèi)高強(qiáng)度工程機(jī)械鑄造車架的研發(fā)及生產(chǎn)已取得快速進(jìn)展，目前我國(guó)工程機(jī)械鑄造車架打破了以q235和q345低級(jí)別鋼為主的狀態(tài)，相繼研發(fā)出zg340、zg40cr等鑄造車架。工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件在使用過(guò)程中承受著交變載荷，且經(jīng)常承受沖擊和超載，主要為疲勞破壞。一般認(rèn)為隨著強(qiáng)度級(jí)別增加，鑄造車架的疲勞極限強(qiáng)度也隨之增加。但疲勞極限強(qiáng)度仍遠(yuǎn)低于抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，存在著疲勞強(qiáng)度偏低的問(wèn)題。
2、目前，提高金屬材料疲勞性能的方法主要有噴丸強(qiáng)化、化學(xué)熱處理、表面處理等方法。
3、（1）噴丸強(qiáng)化
4、噴丸強(qiáng)化是利用高速噴丸的細(xì)小彈丸沖擊金屬材料表面，使金屬表層產(chǎn)生彈、塑性變形，使表層呈現(xiàn)殘余壓應(yīng)力狀態(tài)的表面強(qiáng)化工藝。
5、噴丸強(qiáng)化的優(yōu)點(diǎn)是：工藝成熟，設(shè)備簡(jiǎn)單，強(qiáng)化層通常在0.3mm左右。
6、（2）化學(xué)熱處理
7、化學(xué)熱處理工藝是對(duì)金屬材料進(jìn)行滲碳處理，控制滲層深度和碳化物級(jí)別，而后直接淬火、回火獲得較高的表面硬度。通過(guò)熱處理在工件表面或亞表面產(chǎn)生高的壓應(yīng)力，使工件表面形成均勻、完全的馬氏體，進(jìn)而提升材料的疲勞性能。
8、化學(xué)熱處理工藝優(yōu)點(diǎn)是：強(qiáng)化效果明顯。但對(duì)鑄造車架來(lái)說(shuō)，會(huì)在材料表面形成高碳區(qū)，影響材料的焊接性能。
9、（3）感應(yīng)淬火
10、感應(yīng)淬火是利用電磁感應(yīng)原理，
11、感應(yīng)淬火工藝優(yōu)點(diǎn)是：熱源在零件表層，加熱速度快，整體變形小，表面氧化脫碳量少。可根據(jù)需要選擇合適的頻率，淬硬層深度越大，所需頻率越低。
12、申請(qǐng)?zhí)枮?01911033033.5的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種提高高碳軸承鋼接觸疲勞壽命的方法，其中高碳軸承鋼通過(guò)滲碳淬火回火處理，大幅度提升高碳軸承鋼的接觸疲勞壽命和耐磨性能，將軸承鋼或軸承的接觸疲勞壽命最高提升10倍以上，賦予了高碳軸承鋼制軸承的長(zhǎng)壽命與高可靠性。申請(qǐng)?zhí)枮?01410407745.x的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種提高機(jī)車輪軸鋼旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞性能的方法，采用表面機(jī)械碾壓處理技術(shù)對(duì)機(jī)車輪軸lz50鋼進(jìn)行表面納米化處理來(lái)提高其疲勞壽命。但是以上技術(shù)無(wú)法高效的提高鑄造車架的疲勞性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N鑄鋼及提升鑄鋼坯料性能的方法，以提高鑄鋼的疲勞性能。
2、本申請(qǐng)的第一方面提供了一種鑄鋼，以質(zhì)量含量計(jì)，包括0.12%-0.52%的c，≤1.2%的si，0.3%-1.0%的mn，≤1.1%的cr，≤0.3%的ni，≤0.15%的cu，≤0.10%的v，0.02%-0.05%的mo，0.01%-0.02%的ce、p≤0.03%、s≤0.03%以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)，鑄鋼的疲勞循環(huán)次數(shù)為240000次/mpa?-370000次/mpa。
3、本申請(qǐng)的鑄鋼在常規(guī)合金組成的基礎(chǔ)上添加了mo元素和ce元素，這兩種元素分別在0.02%-0.05%，0.01%-0.02%，因此有利于提高鑄鋼的疲勞性能。本申請(qǐng)?zhí)峁┑蔫T鋼的疲勞循環(huán)次數(shù)在240000次/mpa?-370000次/mpa范圍內(nèi)，相對(duì)于在添加mo和ce元素前的鑄鋼的疲勞性能顯著增強(qiáng)。
4、在第一方面的任意實(shí)施方式中，鑄鋼的晶粒等級(jí)為5級(jí)-8級(jí)，可選為5級(jí)-6級(jí)。
5、在第一方面的任意實(shí)施方式中，鑄鋼滿足以下力學(xué)性能中的任意一項(xiàng)或多項(xiàng)：
6、1）鑄鋼的抗拉強(qiáng)度為530?mpa?-1250mpa；
7、2）鑄鋼的屈服強(qiáng)度為320?mpa?-970mpa；
8、3）鑄鋼的斷裂伸長(zhǎng)率為12%-24%；
9、4）鑄鋼在25°c的沖擊功kv2為46j?-130j；
10、5）鑄鋼的硬度為23hrc-44hrc。
11、在第一方面的任意實(shí)施方式中，鑄鋼為鑄造車架。
12、本申請(qǐng)的第二方面提供了一種提升鑄鋼疲勞性能的方法，方法包括：
13、步驟s1，將原料進(jìn)行熔煉，得到金屬液，以質(zhì)量含量計(jì)，原料包括0.12%-0.52%的c，≤1.2%的si，0.3%-1.0%的mn，≤1.1%的cr，≤0.3%的ni，≤0.15%的cu，≤0.10%的v，0.02%-0.05%的mo，0.01%-0.02%的ce、p≤0.03%、s≤0.03%以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)；
14、步驟s2，將金屬液經(jīng)精煉后進(jìn)行重力澆注，得到澆注件，澆注速度為12kg/秒-16kg/秒；
15、步驟s3，將澆注件進(jìn)行熱處理，得到熱處理件；
16、步驟s4，將熱處理件繼續(xù)進(jìn)行噴丸處理，得到鑄鋼，噴丸處理包括超聲噴丸和激光噴丸。
17、本申請(qǐng)的鑄鋼在常規(guī)合金組成的基礎(chǔ)上添加了mo元素和ce元素，這兩種元素分別在0.02%-0.05%，0.01%-0.02%，因此有利于提高鑄鋼的疲勞性能，同時(shí)，本申請(qǐng)通過(guò)重力澆注并控制澆注速度，提高澆注件的致密性、降低氣孔等缺陷，進(jìn)一步利用超聲噴丸處理和激光噴丸處理結(jié)合的方式，細(xì)化表面粗糙度，改善鑄鋼表層的彈塑性變形，利用上述方式提高了鑄鋼的疲勞性能，使疲勞循環(huán)次數(shù)達(dá)到240000次/mpa?-370000次/mpa。
18、在第二方面的任意實(shí)施方式中，重力澆注的澆注模具為石墨碳纖維復(fù)合模具。
19、在第二方面的任意實(shí)施方式中，澆注溫度為1480°c-1580°c。
20、在第二方面的任意實(shí)施方式中，重力澆注的澆口處采用陶瓷過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾。
21、在第二方面的任意實(shí)施方式中，熱處理包括：
22、淬火處理，對(duì)澆注件在ac3溫度°c+（50°c-80°c）下保溫10min-20min，然后以50°c/s?-70°c/s的速率冷卻；
23、回火處理，將淬火處理后的澆注件在350°c-650°c下保溫0.5h-2h，得到熱處理件。
24、在第二方面的任意實(shí)施方式中，超聲噴丸包括：
25、在頻率為20±5khz的頻率下，對(duì)熱處理件依次進(jìn)行鋼絲切丸噴丸和陶瓷噴丸，鋼絲切丸的直徑為0.4mm-0.7mm、硬度50?hrc-?56hrc，陶瓷噴丸所用的陶瓷粒徑為0.05?mm?-0.2mm、硬度為650hv-750hv,?鋼絲切丸的噴丸時(shí)間為1?min/m2-3min/m2，陶瓷噴丸的噴丸時(shí)間為3?min/m2-7?min/m2，鋼絲切丸的噴丸速度為2500?r/min?-2700r/min，陶瓷噴丸的噴丸速度為2700r/min-3000r/min。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種鑄鋼，以質(zhì)量含量計(jì)，包括0.12%-0.52%的C，≤1.2%的Si，0.3%-1.0%的Mn，≤1.1%的Cr，≤0.3%的Ni，≤0.15%的Cu，≤0.10%的V，0.02%-0.05%的Mo，0.01%-0.02%的Ce、P≤0.03%、S≤0.03%以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)，所述鑄鋼的疲勞循環(huán)次數(shù)為240000次/MPa?-370000次/MPa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄鋼，其中，所述鑄鋼的晶粒等級(jí)為5級(jí)-8級(jí)，可選為5級(jí)-6級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鑄鋼，其中，所述鑄鋼滿足以下力學(xué)性能中的任意一項(xiàng)或多項(xiàng)：
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的鑄鋼，其中，所述鑄鋼為鑄造車架。
5.一種提升鑄鋼疲勞性能的方法，其中，所述方法包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述重力澆注的澆注模具為石墨碳纖維復(fù)合模具。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，所述澆注溫度為1480°C-1580°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述重力澆注的澆口處采用
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述熱處理包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述超聲噴丸包括：
11.根據(jù)權(quán)利要求5至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述激光噴丸的能量為2J-6J、光斑直徑為0.5mm-3mm,?噴丸時(shí)間0.5?min/m2-2min/m2。
12.根據(jù)權(quán)利要求5至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述原料為在ZG230-450、ZG340-640、ZG40Cr、或ZG30CrMnSi原料基礎(chǔ)上添加Ce和Mo得到。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鑄鋼，以質(zhì)量含量計(jì)，包括0.12%-0.52%的c，≤1.2%的si，0.3%-1.0%的mn，≤1.1%的cr，≤0.3%的ni，≤0.15%的cu，≤0.10%的v，0.02%-0.05%的mo，0.01%-0.02%的ce、p≤0.03%、s≤0.03%以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)，所述鑄鋼的疲勞循環(huán)次數(shù)為240000次/mpa?-370000次/mpa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄鋼，其中，所述鑄鋼的晶粒等級(jí)為5級(jí)-8級(jí)，可選為5級(jí)-6級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鑄鋼，其中，所述鑄鋼滿足以下力學(xué)性能中的任意一項(xiàng)或多項(xiàng)：
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的鑄鋼，其中，所述鑄鋼為鑄造車架。
5.一種提升鑄鋼疲勞性能的方法，其中，所述方法包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：文軍，王燦，張雪健，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇徐工工程機(jī)械研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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