本發(fā)明涉及合金鋼鑄造領(lǐng)域，具體涉及一種合金鋼鑄件的鑄造工藝。
背景技術(shù)：
目前合金鋼鑄件應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，涉及到汽車制造、航天航空、建筑裝潢等等，尤其是在礦山與鐵路方面尤為突出，用量最大。然而，合金鋼鑄件晶粒粗大嚴(yán)重影響了合金鋼的使用性能。合金鋼鑄件晶粒粗大，使鑄件中的夾雜物以及低熔點(diǎn)物質(zhì)在晶界上富集，降低了鑄件強(qiáng)度，導(dǎo)致合金鋼鑄件在使用過(guò)程中產(chǎn)生剝落、裂紋等缺陷，嚴(yán)重影響鑄件的使用壽命。鐵路轍叉為合金鋼鑄件，細(xì)晶化技術(shù)對(duì)于合金鋼鐵路轍叉尤為重要。過(guò)去由于鐵路轍叉晶粒粗大，使大量夾雜物和低熔點(diǎn)物質(zhì)在晶界上集聚，弱化了晶界強(qiáng)度，使合金鋼在使用過(guò)程中發(fā)生非正常磨損，出現(xiàn)剝落掉塊等問(wèn)題。
我國(guó)以世界鐵路6％營(yíng)運(yùn)里程，完成了24％運(yùn)輸總量，使得鐵路處于極度繁忙狀態(tài)，增加了鐵路破損的幾率，使鐵路轍叉用量非常大，每年全國(guó)的鐵路轍叉需要量大約在5萬(wàn)顆左右，并且這個(gè)數(shù)字隨著鐵路干線的增加還要增加。因此，合金鋼的化學(xué)成分含量及其鑄造工藝亟待改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種合金鋼鑄件的鑄造工藝，該種鑄造工藝解決了高錳鋼鑄件晶粒粗大、疏松、微裂紋等問(wèn)題，生產(chǎn)出了晶粒細(xì)化、強(qiáng)度高的合金鋼鑄件，進(jìn)一步地改善增強(qiáng)了合金鋼鑄件的理化性能。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
一種合金鋼鑄件的鑄造工藝，按照以下步驟進(jìn)行：
(1)先取氧化物或原料單質(zhì)置于熔煉爐中冶煉，制得鋼水母液，出爐后進(jìn)行爐外吹氬氣、喂絲精煉，控制鋼水母液中化學(xué)成分的含量；
所述鋼水母液按重量百分比計(jì)包括以下化學(xué)成分：c0.18～0.36％、si0.21～0.37％、mn0.68～0.94％、ni0.27～0.45％、al0.12～0.30％、s≤0.008％、p≤0.006％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
(2)再對(duì)步驟(1)制得鋼水母液進(jìn)行澆注至模具中，澆注前對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為860-920℃；
(3)鑄件要快速澆注，采用底漏包避免夾雜卷入，澆注完成后，將鑄型空冷至480-520℃，得合金鋼鑄件半成品；
(4)最后將合金鋼鑄件半成品經(jīng)退火熱處理后即可。
進(jìn)一步地，在步驟(1)中，所述鋼水母液出爐溫度為1480-1520℃。
進(jìn)一步地，在步驟(1)中，所述氬氣壓力為0.3～0.6mpa，壓力管道內(nèi)徑吹氬時(shí)間為45-55s/t鋼水母液，喂絲量為澆注鋼水重量的1～2％。
進(jìn)一步地，在步驟(1)中，所述鋼水母液按重量百分比計(jì)包括以下化學(xué)成分：c0.21～0.33％、si0.24～0.34％、mn0.72～0.90％、ni0.32～0.40％、al0.15～0.27％、s≤0.006％、p≤0.004％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
更進(jìn)一步地，所述鋼水母液按重量百分比計(jì)包括以下化學(xué)成分：c0.27％、si0.29％、mn0.81％、ni0.36％、al0.21％、s0.005％、p0.003％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
進(jìn)一步地，在步驟(2)中，所述鋼水母液的澆注溫度為1280-1360℃，澆注速度為10kg/s～20kg/s，且在澆注過(guò)程中隨流添加普碳鋼或高錳鋼金屬顆粒。
進(jìn)一步地，所述金屬顆粒的添加量為澆注鋼水重量的4～8％。
進(jìn)一步地，所述金屬顆粒從鑄件的澆注系統(tǒng)隨鋼水母液加入，金屬顆粒添加時(shí)間為鑄件澆注時(shí)間的1/3～1/2。
進(jìn)一步地，在步驟(4)中，所述退火處理是先將鑄件加熱至540-580℃，保溫20-30min；再加熱至640-720℃，保溫30-40min；最后加熱至760-840℃，保溫35-45min。
本發(fā)明具有如下的有益效果：
(1)本發(fā)明的合金鋼鑄件的鑄造工藝科學(xué)合理、簡(jiǎn)單方便，大大地縮短了合金鋼鑄件凝固時(shí)間，降低鑄件的生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率；
(2)通過(guò)本發(fā)明的鑄造工藝生產(chǎn)出來(lái)的合金鋼鑄件強(qiáng)度高，沖擊韌性好，耐腐蝕耐高溫，力學(xué)性能大大增強(qiáng)，經(jīng)檢測(cè)其σs≥960mpa，σb≥880mpa，ak≥350j/cm2，δ≥48％；
(3)本發(fā)明通過(guò)在澆注過(guò)程中添加金屬顆粒，降低金屬液的溫度，增加形核質(zhì)點(diǎn)細(xì)化晶粒，快速凝固鑄件，顯著細(xì)化了合金鋼鑄件的晶粒，同時(shí)減少夾雜物尺寸，顯著提高了鑄件質(zhì)量。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1
一種合金鋼鑄件的鑄造工藝，按照以下步驟進(jìn)行：
(1)取鐵、硅、錳、鎳等氧化物置于熔煉爐中冶煉，制得鋼水母液，待鋼水母液溫度為1480℃出爐，出爐后先進(jìn)行爐外吹氬氣，其壓力設(shè)定為0.3mpa，且壓力管道內(nèi)徑吹氬時(shí)間為45s/t鋼水母液，再喂絲精煉，喂絲量為澆注鋼水重量的1％，并控制鋼水母液中化學(xué)成分的含量；
所述鋼水母液按重量百分比計(jì)包括以下化學(xué)成分：c0.18％、si0.21％、mn0.68％、ni0.27％、al0.12％、s0.008％、p0.006％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
(2)再對(duì)步驟(1)制得鋼水母液進(jìn)行澆注至模具中，澆注前對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為860℃，其中澆注溫度為1280℃，澆注速度為10kg/s，且在澆注過(guò)程中隨流添加普碳鋼金屬顆粒，該金屬顆粒的添加量為澆注鋼水重量的4％，且該金屬顆粒從鑄件的澆注系統(tǒng)隨鋼水母液加入，金屬顆粒添加時(shí)間為鑄件澆注時(shí)間的1/3；
(3)鑄件要快速澆注，采用底漏包避免夾雜卷入，澆注完成后，將鑄型空冷至480℃，得合金鋼鑄件半成品；
(4)最后將合金鋼鑄件半成品經(jīng)退火熱處理后即完成本發(fā)明合金鋼鑄件的鑄造工藝，其中，退火處理具體步驟是先將鑄件加熱至540℃，保溫20min；再加熱至640℃，保溫30min；最后加熱至760℃，保溫35min。
實(shí)施例2
一種合金鋼鑄件的鑄造工藝，按照以下步驟進(jìn)行：
(1)取鐵、硅、錳、鎳等原料單質(zhì)置于熔煉爐中冶煉，制得鋼水母液，待鋼水母液溫度為1490℃出爐，出爐后先進(jìn)行爐外吹氬氣，其壓力設(shè)定為0.4mpa，且壓力管道內(nèi)徑吹氬時(shí)間為48s/t鋼水母液，再喂絲精煉，喂絲量為澆注鋼水重量的1.2％，并控制鋼水母液中化學(xué)成分的含量；
所述鋼水母液按重量百分比計(jì)包括以下化學(xué)成分：c0.21％、si0.24％、mn0.72％、ni0.32％、al0.15％、s0.006％、p0.004％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
(2)再對(duì)步驟(1)制得鋼水母液進(jìn)行澆注至模具中，澆注前對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為870℃，其中澆注溫度為1290℃，澆注速度為12kg/s，且在澆注過(guò)程中隨流添加高錳鋼金屬顆粒，該金屬顆粒的添加量為澆注鋼水重量的5％，且該金屬顆粒從鑄件的澆注系統(tǒng)隨鋼水母液加入，金屬顆粒添加時(shí)間為鑄件澆注時(shí)間的1/3；
(3)鑄件要快速澆注，采用底漏包避免夾雜卷入，澆注完成后，將鑄型空冷至490℃，得合金鋼鑄件半成品；
(4)最后將合金鋼鑄件半成品經(jīng)退火熱處理后即完成本發(fā)明合金鋼鑄件的鑄造工藝，其中，退火處理具體步驟是先將鑄件加熱至550℃，保溫22min；再加熱至660℃，保溫32min；最后加熱至780℃，保溫38min。
實(shí)施例3
一種合金鋼鑄件的鑄造工藝，按照以下步驟進(jìn)行：
(1)取鐵、硅、錳、鎳等氧化物置于熔煉爐中冶煉，制得鋼水母液，待鋼水母液溫度為1500℃出爐，出爐后先進(jìn)行爐外吹氬氣，其壓力設(shè)定為0.4mpa，且壓力管道內(nèi)徑吹氬時(shí)間為50s/t鋼水母液，再喂絲精煉，喂絲量為澆注鋼水重量的1.5％，并控制鋼水母液中化學(xué)成分的含量；
所述鋼水母液按重量百分比計(jì)包括以下化學(xué)成分：c0.27％、si0.29％、mn0.81％、ni0.36％、al0.21％、s0.005％、p0.003％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
(2)再對(duì)步驟(1)制得鋼水母液進(jìn)行澆注至模具中，澆注前對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為890℃，其中澆注溫度為1320℃，澆注速度為15kg/s，且在澆注過(guò)程中隨流添加普碳鋼金屬顆粒，該金屬顆粒的添加量為澆注鋼水重量的6％，且該金屬顆粒從鑄件的澆注系統(tǒng)隨鋼水母液加入，金屬顆粒添加時(shí)間為鑄件澆注時(shí)間的1/2；
(3)鑄件要快速澆注，采用底漏包避免夾雜卷入，澆注完成后，將鑄型空冷至500℃，得合金鋼鑄件半成品；
(4)最后將合金鋼鑄件半成品經(jīng)退火熱處理后即完成本發(fā)明合金鋼鑄件的鑄造工藝，其中，退火處理具體步驟是先將鑄件加熱至560℃，保溫25min；再加熱至680℃，保溫35min；最后加熱至800℃，保溫40min。
實(shí)施例4
一種合金鋼鑄件的鑄造工藝，按照以下步驟進(jìn)行：
(1)取鐵、硅、錳、鎳等原料單質(zhì)置于熔煉爐中冶煉，制得鋼水母液，待鋼水母液溫度為1510℃出爐，出爐后先進(jìn)行爐外吹氬氣，其壓力設(shè)定為0.5mpa，且壓力管道內(nèi)徑吹氬時(shí)間為52s/t鋼水母液，再喂絲精煉，喂絲量為澆注鋼水重量的1.8％，并控制鋼水母液中化學(xué)成分的含量；
所述鋼水母液按重量百分比計(jì)包括以下化學(xué)成分：c0.33％、si0.34％、mn0.90％、ni0.40％、al0.27％、s0.006％、p0.004％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
(2)再對(duì)步驟(1)制得鋼水母液進(jìn)行澆注至模具中，澆注前對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為900℃，其中澆注溫度為1340℃，澆注速度為18kg/s，且在澆注過(guò)程中隨流添加高錳鋼金屬顆粒，該金屬顆粒的添加量為澆注鋼水重量的7％，且該金屬顆粒從鑄件的澆注系統(tǒng)隨鋼水母液加入，金屬顆粒添加時(shí)間為鑄件澆注時(shí)間的1/2；
(3)鑄件要快速澆注，采用底漏包避免夾雜卷入，澆注完成后，將鑄型空冷至510℃，得合金鋼鑄件半成品；
(4)最后將合金鋼鑄件半成品經(jīng)退火熱處理后即完成本發(fā)明合金鋼鑄件的鑄造工藝，其中，退火處理具體步驟是先將鑄件加熱至570℃，保溫28min；再加熱至700℃，保溫38min；最后加熱至820℃，保溫42min。
實(shí)施例5
一種合金鋼鑄件的鑄造工藝，按照以下步驟進(jìn)行：
(1)取鐵、硅、錳、鎳等氧化物置于熔煉爐中冶煉，制得鋼水母液，待鋼水母液溫度為1520℃出爐，出爐后先進(jìn)行爐外吹氬氣，其壓力設(shè)定為0.6mpa，且壓力管道內(nèi)徑吹氬時(shí)間為55s/t鋼水母液，再喂絲精煉，喂絲量為澆注鋼水重量的2％，并控制鋼水母液中化學(xué)成分的含量；
所述鋼水母液按重量百分比計(jì)包括以下化學(xué)成分：c0.36％、si0.37％、mn0.94％、ni0.45％、al0.30％、s0.008％、p0.006％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。
(2)再對(duì)步驟(1)制得鋼水母液進(jìn)行澆注至模具中，澆注前對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為920℃，其中澆注溫度為1360℃，澆注速度為20kg/s，且在澆注過(guò)程中隨流添加普碳鋼金屬顆粒，該金屬顆粒的添加量為澆注鋼水重量的8％，且該金屬顆粒從鑄件的澆注系統(tǒng)隨鋼水母液加入，金屬顆粒添加時(shí)間為鑄件澆注時(shí)間的1/2；
(3)鑄件要快速澆注，采用底漏包避免夾雜卷入，澆注完成后，將鑄型空冷至520℃，得合金鋼鑄件半成品；
(4)最后將合金鋼鑄件半成品經(jīng)退火熱處理后即完成本發(fā)明合金鋼鑄件的鑄造工藝，其中，退火處理具體步驟是先將鑄件加熱至580℃，保溫30min；再加熱至720℃，保溫40min；最后加熱至840℃，保溫45min。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。