一种用于制造铁路叉心的高性能的低合金钢及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于制造铁路叉心的高性能的低合金钢及其制备方法，该低合金钢主要包括如下质量份的组分：C 0.1‑0.2％，Si 0.4‑0.9％，Mn 0.8‑1.7％，V 0.02‑0.15％，Nb 0.015‑0.06％，La 0.085‑0.01％，Y≤0.01％，Ce 0.085‑0.01％，Mo 0.25‑0.35％，S≤0.045％，P≤0.045％，其余为Fe；低合金钢的表面粗糙度控制在0.5μm以下。制备方法包括：(A)将所有组分混合熔炼后，得到低合金钢的铸锭；(B)将上述铸锭在860‑900℃条件下保温，浸入水中淬火，再回火、冷却后，即可。本发明专利技术的低合金钢通过添加了微量的稀土元素，通过控制一定加量的稀土元素，切实提高了高温抗氧化性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于制造铁路叉心的高性能的低合金钢及其制备方法
本专利技术涉及合金钢加工领域，具体而言，涉及一种用于制造铁路叉心的高性能的低合金钢及其制备方法。
技术介绍
合金元素总量小于5％的合金钢叫做低合金钢。低合金钢是相对于碳钢而言的，是在碳钢的基础上，为了改善钢的一种或几种性能，而有意向钢中加入一种或几种合金元素，加入的合金量超过碳钢正常生产方法所具有的一般含量时，称这种钢为合金钢。当合金总量低于5％时称为低合金钢。合金含量在5-10％之间称为中合金钢，大于10％的称为高合金钢。鉴于低合金钢的大量应用，对其性能方面的关注度也逐渐增加，影响低合金钢的抗高温氧化性因素有很多，包括材料的化学成分、氧化的气氛、氧化膜的性质等诸多方面，因此如何能提高低合金钢的抗高温氧化性能成为当今领域中关注的重点。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种用于制造铁路叉心的高性能的低合金钢的配方，在该配方中通过引入微量的稀土元素，稀土在钢中形成较高熔点的夹杂物，在钢中呈细小的质点分布，并且作为非均质形核的中心，使形核率增大，从而细化高温状态下钢表面形成的氧化膜的晶粒，同时抑制和延缓了氧化铁皮与基体之间空洞的形成，扩大了氧化膜与基体间接触面积，进而增强了氧化膜与基体间的结合力，减少了氧化膜中的内应力，改善了氧化膜的塑性，使氧化皮不易开裂和脱落，但是当稀土元素加量太大时，单位面积上的氧化增重反而太大，不仅不能切实提高钢本身的高温抗氧化性，反而会加速氧化的发生，因此稀土元素也不能大量的添加，通过控制一定加量的稀土元素，切实提高了低合金钢的高温抗氧化性。本专利技术的第二目的在于提供上述低合金钢的具体制备方法，该制备方法本身操作简单，操作过程绿色环保，前后步骤衔接紧密，为后续操作提供了可参考的具体方法，属于比较优异的一种制备方法。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术实施例提供了一种高性能的低合金钢，主要包括如下质量百分比的组分：C0.1-0.2％，Si0.4-0.9％，Mn0.8-1.7％，V0.02-0.15％，Nb0.015-0.06％，La0.085-0.01％，Y≤0.01％，Ce0.085-0.01％，Mo0.25-0.35％，S≤0.045％，P≤0.045％，其余为Fe；该合金钢的表面粗糙度控制在0.5μm以下。现有技术中，合金元素总量小于5％的合金钢叫做低合金钢。低合金钢是相对于碳钢而言的，是在碳钢的基础上，为了改善钢的一种或几种性能，而有意向钢中加入一种或几种合金元素，加入的合金量超过碳钢正常生产方法所具有的一般含量时，称这种钢为合金钢。当合金总量低于5％时称为低合金钢。合金含量在5-10％之间称为中合金钢，大于10％的称为高合金钢。鉴于低合金钢的大量应用，对其性能方面的关注度也逐渐增加，影响低合金钢的抗高温氧化性因素有很多，包括材料的化学成分、氧化的气氛、氧化膜的性质等诸多方面，因此如何能提高低合金钢的抗高温氧化性能成为当今领域中关注的重点。本专利技术为了解决以上技术问题，提供了一种低合金钢的配方，该配方中通过添加微量的稀土元素，稀土在钢中形成较高熔点的夹杂物，在钢中呈细小的质点分布，并且作为非均质形核的中心，使形核率增大，从而细化高温状态下钢表面形成的氧化膜的晶粒，同时抑制和延缓了氧化铁皮与基体之间空洞的形成，扩大了氧化膜与基体间接触面积，进而增强了氧化膜与基体间的结合力，减少了氧化膜中的内应力，改善了氧化膜的塑性，使氧化皮不易开裂和脱落，但是当稀土元素加量太大时，单位面积上的氧化增重反而太大，不仅不能切实提高钢本身的高温抗氧化性，反而会加速氧化的发生，因此稀土元素也不能大量的添加，需要控制在适宜的范围内，才能使得制备得到的低合金钢的高温抗氧化性能达到最优，同时还能优化该合金钢的其他方面的性能。为了优化产品质量，优选地，该低合金钢的配方主要包括如下质量百分比的组分：C0.12-0.18％，Si0.5-0.8％，Mn0.9-1.5％，V0.08-0.12％，Nb0.03-0.05％，La0.09-0.095％，Y≤0.008％，Ce0.09-0.095％，Mo0.27-0.32％，S≤0.035％，P≤0.035％，其余为Fe。优选地，主要包括如下质量百分比的组分：C0.16％，Si0.6％，Mn1.0％，V0.09％，Nb0.04％，La0.092％，Y0.007％，Ce0.091％，Mo0.30％，S0.030％，P0.03％，其余为Fe。本专利技术除了提供了低合金钢的配方，还提供了上述低合金钢的制备方法，包括如下步骤：(A)将所有组分混合熔炼后，得到低合金钢的铸锭；(B)将上述铸锭在860-900℃条件下保温，浸入水中淬火，再回火、冷却后，即可。优选地，所述步骤(A)中，混合熔炼的温度控制在1650-1700℃之间。优选地，作为进一步可实施的方案，所述步骤(B)中，860-900℃条件下保温2-3h。在本专利技术中，优选地，作为进一步可实施的方案，所述步骤(B)中，浸入的水中还添加La(Gly)3Im(ClO4)3.6H2O，该配合物的添加可以在淬火过程中对低合金钢的晶相结构产生微量的改变并超着更稳定的作用发展，进而提高低合金钢的抗腐蚀性能，由于该配合物中同时也含有稀土元素，但是由于稀土元素本身的活泼性仅次于碱性金属和碱土金属，因此其单独存在的状态下并不能完全的稳定存在，通过将其与氨基酸以及咪唑形成稳定的配合物，稀土元素的添加也更有利于配合提高合金钢的抗氧化性能的作用。优选地，作为进一步可实施的方案，所述步骤(B)中，La(Gly)3Im(ClO4)3.6H2O的添加量为水量的1-2％，通过控制一定的质量比，使得各个物质添加后互相配比更加合理。上述La(Gly)3Im(ClO4)3.6H2O配合物的制备方法为：称取稀土氧化物La203,按照(La203):n(HClO4)＝1:5.95加入到HClO4溶液中加热使稀土氧化物溶解，再滴加HClO4使稀土氧化物接近完全溶解，得到高氯酸镧，将La(ClO)4溶液倒入烧瓶中，按摩尔比La(ClO4)3:AA:lm＝l:3:1，加入0.003mol的甘氨酸Gly，加热搅拌，60℃时加入0.001mol咪唑，水浴回流后，将所得反应液旋转蒸发浓缩得到晶体，用无水乙醇和丙酮充分洗涤，置于干燥器中恒重，即得该配合物。优选地，作为进一步可实施的方案，所述步骤(B)中，回火的温度控制在460-500℃之间。优选地，作为进一步可实施的方案，所述步骤(B)中，回火的时间控制在24h以上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术通过在配方中引入微量的稀土元素，稀土在钢中形成较高熔点的夹杂物，在钢中呈细小的质点分布，并且作为非均质形核的中心，使形核率增大，从而细化高温状态下钢表面形成的氧化膜的晶粒，同时抑制和延缓了氧化铁皮与基体之间空洞的形成，扩大了氧化膜与基体间接触面积，进而增强了氧化膜与基体间的结合力，减少了氧化膜中的内应力，改善了氧化膜的塑性，使氧化皮不易开裂和脱落；(2)本专利技术的低合金钢的具体制备方法操作简单，操作过程绿色环保，前后步骤衔接紧密，为后续操作提供了可参考的具体方法，属于比较优异的一种制备方法。(3)本专利技术通过在淬火过程的水中添加La(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造铁路叉心的高性能的低合金钢，其特征在于，主要包括如下质量百分比的组分：C 0.1‑0.2％，Si 0.4‑0.9％，Mn 0.8‑1.7％，V 0.02‑0.15％，Nb 0.015‑0.06％，La 0.085‑0.01％，Y≤0.01％，Ce 0.085‑0.01％，Mo 0.25‑0.35％，S≤0.045％，P≤0.045％，其余为Fe；所述低合金钢的表面粗糙度控制在0.5μm以下。

【技术特征摘要】
1.一种用于制造铁路叉心的高性能的低合金钢，其特征在于，主要包括如下质量百分比的组分：C0.1-0.2％，Si0.4-0.9％，Mn0.8-1.7％，V0.02-0.15％，Nb0.015-0.06％，La0.085-0.01％，Y≤0.01％，Ce0.085-0.01％，Mo0.25-0.35％，S≤0.045％，P≤0.045％，其余为Fe；所述低合金钢的表面粗糙度控制在0.5μm以下。2.根据权利要求1所述的低合金钢，其特征在于，主要包括如下质量百分比的组分：C0.12-0.18％，Si0.5-0.8％，Mn0.9-1.5％，V0.08-0.12％，Nb0.03-0.05％，La0.09-0.095％，Y≤0.008％，Ce0.09-0.095％，Mo0.27-0.32％，S≤0.035％，P≤0.035％，其余为Fe。3.根据权利要求2所述的低合金钢，其特征在于，主要包括如下质量百分比的组分：C0.16％，Si0.6％，Mn1.0％，V0.09％，Nb0.04％，La0.092％，Y0.007％，Ce0.091％，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王平，徐井芒，李银芳，何微琦，
申请(专利权)人：四川易亨机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51