专利名称：低合金铸钢及其在重型载货汽车桥壳中的应用及所用原料和加工工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及低合金铸钢材料，具体是一种能够适用于重型载货汽车桥壳的低合金铸钢及其所用原料和加工工艺。
背景技术：
桥壳是重型载货汽车上的重要功能件，其质量性能直接影响到汽车的承载能力和使用寿命。目前国内外载货汽车桥壳常用的材质有球墨铸铁QT500-7、铸钢ZG270-500和日本JIS 65102(1991)标准中的SCW550。球墨铸铁桥壳成品率低，表面粗糙，使用寿命短；而 ZG270-500力学性能较低；随着汽车载重量的日益加大，QT500-7、ZG270-500已经不适应大吨位的汽车，特别是使用条件恶劣、超载较严重的重型汽车，容易发生断裂。SCW550 材质具有如下成分=C^ 0. 22%, Si ≤0. 80%,Mn ≤1. 50%,P ≤0. 040%, S≤0. 040%, Cr≤0. 50%, Ni≤2. 50%, Mo≤0. 30%和V≤0. 20%，其力学性能为抗拉强度σ b≤550MPa，屈服强度σ s≤355MPa，延伸率δ≤18%。但是由于SCW550材质中合金元素添加多，添加了较高含量的Cr (铬)、Ni (镍)、Μο(钼)、V(钒)等贵重元素，原材料成本高。且SCW550的热处理工艺为调质处理，工序复杂，工艺要求高，生产成本高。这种材质易出现裂纹等缺陷，成品率不高，铸造工艺性能不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低合金铸钢，这种低合金铸钢机械性能高，低温冲击韧性好、铸造、加工工艺性能好，生产成本低，特别适用于生产重型载货汽车桥壳。本发明采取以下技术方案实现—种低合金铸钢，所述低合金铸钢中各元素的质量百分含量分别为，C 0. 23-0. 33%, Si 0. 50-1. 00%, Mn :0. 90-1. 40%, Cr :0. 10-0. 25%, Mo :0. 10-0. 25%, V 0. 20-0. 25%, P ≤0. 040%, S^O. 040%，残余元素含量≤0. 20%，其余为 Fe。所述低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量可以为，C:0J9%，Si :0.61%, Mn :1. 01 %, Cr :0. 21 %, Mo :0. 22 %, V 0. 22 %, P :0. 028%, S :0. 016%，残余元素含量 ≤0. 20%，其余为狗。所述低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量可以为，C:0J8%，Si :0. 68%, Mn :0. 98 %, Cr :0. 19%, Mo :0. 20 %, V 0. 23 %, P :0. 026%, S :0. 011 %，残余元素含量 ≤0. 20%，其余为狗。所述低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量可以为，C:0J9%，Si :0. 67%, Mn :0. 96%, Cr :0. 20%, Mo :0. 21%, V :0. 21%, P :0. 022%, S :0. 013%，残余元素含量≤0. 20%，其余为Fe。其残留元素主要来源于熔炼原材料、耐火材料，以及废钢和合金添加剂可能无意带进铜、铅、锡、铋等元素。上述低合金铸钢在重型载货汽车桥壳中的应用。一种上述低合金铸钢所用原料，是由如下重量份数的原料组成废钢95-98份， 生铁1-2份，锰铁合金0. 05-1份，硅锰铁合金0. 05-1份，铬铁合金0. 1-0. 5份，钼铁合金 0. 1-0. 5份，钒铁合金0. 05-1份，其中，废钢中含铁的质量百分含量不小于98 %，生铁为 GB718-2005标准中的Z18，锰铁合金中锰的质量百分含量为60-65%，硅锰铁合金中锰的质量百分含量为60-67%，硅锰铁合金中硅的质量百分含量为14-17%，铬铁合金中铬的质量百分含量为62-72%，钼铁合金中钼的质量百分含量为55-60%，钒铁合金中钒的质量百分含量为40-60%。一种适用于重型载货汽车桥壳的低合金铸钢的加工工艺，所述加工工艺包括铸造和热处理过程，所述铸造过程包括以下步骤(1)将95-98重量份废钢加入碱性中频感应电炉中，当80-90%的炉料熔化之后， 扒除炉渣，待炉料溶清后，加入生铁1-2重量份，然后加入锰铁合金0. 05-1重量份和硅锰铁合金0. 05-1重量份进行沉淀脱氧，然后将温度升到1550-1590°C后加入经烘烤过的铬铁合金0. 1-0. 5重量份、钼铁合金0. 1-0. 5重量份和钒铁合金0. 05-1重量份；(2)将温度升到1630-1660°C后出钢，加入铝条进行最终脱氧，加入集渣剂并进行除渣，在温度达到1550-1600°C后将合金溶液浇入预先做好的砂型中；(3)在2小时后将步骤(2)中的铸件从砂型中取出，并进行抛丸处理，去除表面的砂子；所述热处理过程为将步骤(3)中的铸件放入热处理炉中进行正火处理，温度为 890-910°C，保温3. 5-4. 5小时，然后停止加热，在炉内冷却至800-830°C后，出炉冷却至常
ilm ο所述加入铝条的重量为溶液总量的0. 08-0. 18%，所述集渣剂的主要成分为硅酸盐，其加入重量为溶液总量的0. 02-0. 04%。所述热处理炉为天然气热处理炉，其具有自动调温功能，所述正火升温速度为 230-260 0C /ho所述低合金铸钢经正火处理后金相组织为铁素体和珠光体组织，晶粒度为5-8 级。铸钢桥壳材质力学性能要求如下抗拉强度σ b彡550MPa,屈服强度 σ s彡355MPa，延伸率δ彡18%。本发明的有益效果是本发明一种能够适用于重型载货汽车桥壳的低合金铸钢，其原料为废钢、生铁、 锰铁合金、硅锰铁合金、铬铁合金和钼铁合金，这种材质的加工工艺包括铸造和热处理过程。本发明低合金铸钢材质具有以下优点(1)成分容易控制，合金元素添加较少，元素烧损少，原材料成本低；(2)冶炼工艺简单，可焊性好，铸造工艺性能优良，产品不易出现气孔、裂纹等铸造缺陷，生产成本低，从而更有利于工业化应用；C3)材质热处理后的硬度为ΗΒ170-210，易于加工，加工效率高，刀具磨损小；(4)采用该材质生产的桥壳，力学性能优越，使用寿命高。采用本材质生产的桥壳经国家汽车质量监督检验中心(襄樊)按QC/ Τ533-1999《汽车驱动台架试验方法》试验测试，其垂直弯曲疲劳寿命、垂直弯曲刚度、垂直弯曲静强度各项性能指标均高于行业标准QC/T534-1999《汽车驱动桥台架试验评价指标》 的要求，其疲劳寿命达到101. 8万次后仍无异常，超过了 80万次的行业标准。( 桥壳可以在低温下使用，避免了使用球墨铸铁桥壳低温脆性断裂的问题。说明书附1为本发明实施例1正火处理前金相组织放大100倍的照片；图2为本发明实施例2正火处理前金相组织放大100倍的照片；图3为本发明实施例3正火处理前金相组织放大100倍的照片；图4为本发明实施例1经正火处理后金相组织放大100倍的照片；图5为本发明实施例2经正火处理后金相组织放大100倍的照片；图6为本发明实施例3经正火处理后金相组织放大100倍的照片；图7为本发明低合金铸钢的热处理工艺曲线。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明作进一步详细描述。实施例1一种适用于重型载货汽车桥壳的低合金铸钢加工工艺，包括铸造和热处理过程， 其铸造过程包括以下步骤(1)将95-98重量份废钢加入碱性中频感应电炉中，当80-90%的炉料熔化之后， 扒除炉渣，待炉料溶清后，加入生铁1-2重量份，然后加入脱氧剂锰铁合金0. 05-1重量份和硅锰铁合金0. 05-1重量份进行沉淀脱氧，将温度升到1550-1590°C后加入经烘烤过的铬铁合金0. 1-0. 5重量份、钼铁合金0. 1-0. 5重量份和钒铁合金0. 05-1重量份；(2)将温度升到1630-1660°C后出钢，加入铝条进行脱氧，铝条的重量为溶液总量的0. 15-0. 18%，加入集渣剂并进行除渣，集渣剂的重量为溶液总量的0. 02-0. 04%，在温度达到1550-1600°C后将合金溶液浇入预先做好的砂型中；(3)在2小时后将步骤O)中的铸件从砂型中取出，并进行抛丸处理，去除表面的砂子；热处理过程为将步骤(3)中的铸件放入具有自动调温功能的天然气热处理炉中进行正火处理，升温温度为230-260°C /h，温度达到890-910°C之后保温3. 5-4. 5小时，然后停止加热，在炉内冷却至800-830°C后，出炉冷却至常温。本发明低合金铸钢的热处理工艺曲线见图7。其中，所用原料按重量份计，为废钢95-98份，生铁1-2份，锰铁合金0. 05-1份， 硅锰铁合金0. 05-1份，铬铁合金0. 1-0. 5份，钼铁合金0. 1-0. 5份，钒铁合金0. 05-1份，其中，废钢中含铁按质量百分含量不小于98 %，生铁为GB718-2005标准中的Z18牌号，锰铁合金中锰质量百分含量为60-65%，硅锰铁合金中锰质量百分含量为60-67%，硅锰铁合金中硅质量百分含量为14-17%，铬铁合金中铬质量百分含量为62-72%，钼铁合金中钼质量百分含量为55-60%，钒铁合金中钒的质量百分含量为40-60%。所得低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量分别为，C:0J9%，Si :0.61%, Mn :1. 01%,P :0. 028%, S 0. 016%, Cr :0.21%，V 和 Mo :0. 22%，残余元素含量彡 0. 20%,
其余为i^e。
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经检测，其力学性能抗拉强度σ b为640MPa，屈服强度σ s为368MPa，延伸率δ为 23%，V型缺口冲击试验(_20°C )冲击吸收功Akv为22. 86J。而铸钢桥壳材质力学性能要求如下抗拉强度σ b彡550MPa，屈服强度σ s彡355MPa，延伸率δ彡18%。由此可见本实施例的材料机械性能远远超过了铸钢桥壳要求。这种低合金铸钢经正火处理前金相组织放大100倍的照片见说明书附1，经正火处理后金相组织为铁素体和珠光体组织，见说明书附4，其中黑色为珠光体，白色为铁素体(下同)，由此可见，热处理前组织成块状，经过热处理后，金相组织变细、均勻，晶粒度8级。实施例2利用实施例1中的工艺所得低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量分别为， C 0. 28%, Si 0. 68 %, Mn 0. 98%, Cr 0. 19%, V 0. 23%, Mo 0. 20 %, P 0. 026 %, S 0. 011%，残余元素含量彡0. 20%，其余为!^e。经检测，其力学性能抗拉强度ο b为650MPa， 屈服强度σ s为390MPa，延伸率δ为19. 2%，V型缺口冲击试验(_20°C )冲击吸收功Akv 为29. 37J。由此可见本实施例的材料机械性能远远超过了铸钢桥壳要求。这种低合金铸钢经正火处理前金相组织放大100倍的照片见说明书附2，经正火处理后金相组织为铁素体和珠光体组织，见说明书附5，其中黑色为珠光体，白色为铁素体(下同)，由此可见经过热处理后，金相组织变细、均勻。其余同实施例1。实施例3利用实施例1中的工艺所得低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量分别为， C 0. 29%, Si 0. 67 %, Mn 0. 96%, Cr 0. 20%, V 0. 21 %, Mo 0. 21 %, P 0. 022 %, S 0. 013%，残余元素含量< 0. 20%，其余为狗。其力学性能抗拉强度ob*660MPa，屈服强度ο s为400MPa，延伸率δ为18. 5%， V型缺口冲击试验(_20°C )冲击吸收功Akv为25. 18J，由此可见本实施例的材料机械性能远远超过了铸钢桥壳要求。这种低合金铸钢经正火处理前金相组织放大100倍的照片见说明书附3，经正火处理后金相组织为铁素体和珠光体组织，见说明书附6，其中黑色为珠光体，白色为铁素体(下同)，由此可见经过热处理后，金相组织变细、均勻。其余同实施例1。
权利要求
1.一种低合金铸钢，其特征在于所述低合金铸钢中各元素的质量百分含量分别为， C 0. 23-0. 33%, Si :0. 50-1. 00%,Mn :0. 90-1. 40%, Cr :0. 10-0. 25%,Mo :0. 10-0. 25%, V 0. 20-0. 25%, P ^ 0. 04%, S 彡 0. 04%，残余元素含量彡 0. 20%，其余为 Fe。
2.如权利要求1所述的低合金铸钢，其特征在于所述低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量分别为，C 0. 29%, Si 0. 61%, Mn :1. 01%, Cr :0. 21%, Mo :0. 22%, V :0. 22%, P 0. 028%, S 0. 016%，残余元素含量彡0. 20%，其余为Fe。
3.如权利要求1所述的低合金铸钢，其特征在于所述低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量分别为，C 0. 28%, Si 0. 68%, Mn :0. 98%, Cr :0. 19%, Mo :0. 20%, V 0. 23%, P 0. 026%, S 0. 011%，残余元素含量彡0. 20%，其余为Fe。
4.如权利要求1所述的低合金铸钢，其特征在于所述低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量分别为，C 0. 29%, Si 0. 67%, Mn :0. 96%, Cr :0. 20%, Mo :0. 21%, V 0. 21%, P 0. 022%, S 0. 013%，残余元素含量彡0. 20%，其余为Fe。
5.一种权利要求1至4中之一所述的低合金铸钢在重型载货汽车桥壳中的应用。
6.一种权利要求1所述的低合金铸钢的所用原料，是由如下重量份数的原料组成废钢95-98份，生铁1-2份，锰铁合金0. 05-1份，硅锰铁合金0. 05-1份，铬铁合金0. 1-0. 5份， 钼铁合金0. 1-0. 5份，钒铁合金0. 05-1份，其中，废钢中含铁的质量百分含量不小于98%， 生铁为GB718-2005标准中的Z18，锰铁合金中锰的质量百分含量为60-65%，硅锰铁合金中锰的质量百分含量为60-67%，硅锰铁合金中硅的质量百分含量为14-17%，铬铁合金中铬的质量百分含量为62-72%，钼铁合金中钼的质量百分含量为55-60%，钒铁合金中钒的质量百分含量为40-60%。
7.—种如权利要求1所述低合金铸钢的加工工艺，其特征在于所述加工工艺包括铸造和热处理过程，所述铸造过程包括以下步骤(1)将95-98重量份废钢加入碱性中频感应电炉中，当80-90%的炉料熔化之后，扒除炉渣，待炉料溶清后，加入生铁1-2重量份，然后加入锰铁合金0. 05-1重量份和硅锰铁合金0. 05-1重量份进行沉淀脱氧，然后将温度升到1550-1590°C后加入经烘烤过的铬铁合金 0. 1-0. 5重量份、钼铁合金0. 1-0. 5重量份和钒铁合金0. 05-1重量份；(2)将温度升到1630-1660°C后出钢，加入铝条进行最终脱氧，加入集渣剂并进行除渣，在温度达到1550-1600°C后将合金溶液浇入预先做好的砂型中；(3)在2小时后将步骤O)中的铸件从砂型中取出，并进行抛丸处理，去除表面的砂子；所述热处理过程为将步骤⑶中的铸件放入热处理炉中进行正火处理，温度为 890-910°C，保温3. 5-4. 5小时，然后停止加热，在炉内冷却至800-830°C后，出炉冷却至常
8.如权利要求7所述低合金铸钢的加工工艺，其特征在于所述铝条的重量为溶液总量的0. 08-0. 18%，所述集渣剂的重量为溶液总量的0. 02-0. 04%。
9.如权利要求7所述低合金铸钢的加工工艺，其特征在于所述热处理炉为具有自动调温功能的天然气热处理炉，所述正火升温速度为230-260°C /h。
10.如权利要求6所述低合金铸钢的加工工艺，其特征在于所述材质经正火处理后金相组织为铁素体和珠光体组织，晶粒度为5-8级。
全文摘要
本发明公开了一种适用于重型载货汽车桥壳的低合金铸钢，所述低合金铸钢中各元素的质量百分含量分别为，C0.23-0.33％，Si0.50-1.00％，Mn0.90-1.40％，Cr0.10-0.25％，Mo0.10-0.25％，V0.20-0.25％，P≤0.04％，S≤0.04％，残余元素含量≤0.20％，其余为Fe。这种低合金铸钢的原料为废钢、生铁、锰铁合金、硅锰铁合金、铬铁合金、钼铁合金和钒铁合金，其加工工艺包括铸造和热处理过程。本发明低合金铸钢材质机械性能高，低温冲击韧性好、铸造、加工工艺性能好，特别适用于生产载货汽车桥壳。
文档编号C22C33/06GK102212755SQ20111010994
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者单夫玺, 曹宗安, 邵明金, 邵长启, 邵长夫 申请人:山东蒙凌工程机械股份有限公司