CN103667916A - 一种高硬度合金钢材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高硬度合金钢材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳3.5-3.7、硅1.1-1.3、锰7.0-7.2、钼0.02-0.05、铜1.6-1.8、镍2.4-2.6、钒0.006-0.009、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。本发明通过使用锰、镍、钼等原料组合,合理设置配比和生产工艺,合理设置投放次序,形成的合金材料具有较好的综合力学性能,尤其具有很高强度和硬度高,同时又具有优良的耐磨性能、耐腐蚀性、耐热性;并使用部分废铁作为原料,提高合金的质量稳定均一;适合用于工具、刀具等。通过加入精炼剂,气孔度降低1-2度。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料制备领域,尤其涉及一种高硬度合金钢材料及其制备方法。
背景技术
合金钢的发展已经有100多年的历史了,到目前为止,多种多样的合金钢在工业上被应用,主要有以下类型:调质钢、弹簧钢、工具钢、高速钢、模具钢、高中低碳合金钢等,目前为止,虽然合金钢技术得到很大发展,但是,仍有很多问题存在,如耐磨度、硬度、防锈性能、耐腐蚀性能、耐高低温性能、脆性、韧性、成本等不能兼顾,在很多场合还不能满足生产的要求,还需要进一步改进,以提高生产效率,降低成本,提高安全性,为高精尖技术发展提供保障,为社会发展提供动力,任务还很艰巨。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高硬度合金钢材料及其制备方法,该合金材料具有极高的硬度和耐大气腐蚀性。
本发明的技术方案如下:
一种高硬度合金钢材料,其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳3.5-3.7、硅1.1-1.3、锰7.0-7.2、钼0.02-0.05、铜1.6-1.8、镍2.4-2.6、钒0.006-0.009、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
所述的高硬度合金钢材料的生产方法,其特征在于:
(1)、将生铁与废铁按3:1比例投入炉中熔化作为铁基质来源;进行脱硫、脱氧、合金化、采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理等;
(2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(1)硅、锰、钒;(2)钼、铜;(3)其它剩余成分;各批次投入元素的时间间隔为10-12分钟,投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是:先由室温以200-230℃/小时速率升温至920-930℃,保温3-4小时;再以140-160℃/小时速率降温至630-650℃,保温40-60分钟;再以100-120℃/小时速率降温至330-350℃,保温2-3小时;再以150-170℃/小时速率升温至530-550℃,保温2-3小时,取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉3-4、粘土13-16、轻质碳酸钙2-3、二氧化硅2-3、氧化锌1-2、硅灰石粉3-4、氢氧化镁10-12、硅藻土4-5、氢氧化铝8-10、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、BaCO3 3-4、BaF2 2-3;制备方法是将各原料混合,加热至熔融状态,然后,浇注入纯净水中激冷,再粉碎成100-200目粉末;将所得粉末加入相当于粉末重量2-3%的硅烷偶联剂KH-550、1-2%的纳米碳粉,混合均匀后,在8-15Mpa下压制成坯,然后,在900-950℃下煅烧3-4小时,冷却后,再粉碎成150-250目粉末,即得。
本发明的有益效果
本发明通过使用锰、镍、钼等原料组合,合理设置配比和生产工艺,合理设置投放次序,形成的合金材料具有较好的综合力学性能,尤其具有很高强度和硬度高,同时又具有优良的耐磨性能、耐腐蚀性、耐热性;并使用部分废铁作为原料,提高合金的质量稳定均一;适合用于工具、刀具等。本发明精炼剂用于铸造生产,明显提高成品率,特别是铸件中的气孔度降低1-2度,得到有效的控制,不会在铸件表面产生气孔,夹杂氧化物也明显降低,氧化夹杂物在2级左右。
具体实施方式
一种高硬度合金钢材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳3.5-3.7、硅1.1-1.3、锰7.0-7.2、钼0.02-0.05、铜1.6-1.8、镍2.4-2.6、钒0.006-0.009、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
所述的高硬度合金钢材料的生产方法:
(1)、将生铁与废铁按3:1比例投入炉中熔化作为铁基质来源;进行脱硫、脱氧、合金化、采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理等;
(2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(1)硅、锰、钒;(2)钼、铜;(3)其它剩余成分;各批次投入元素的时间间隔为11分钟,投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是:先由室温以220℃/小时速率升温至925℃,保温3.5小时;再以150℃/小时速率降温至640℃,保温50分钟;再以110℃/小时速率降温至340℃,保温2.5小时;再以160℃/小时速率升温至540℃,保温2.5小时,取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:工具钢粉4、粘土13、轻质碳酸钙2、二氧化硅3、氧化锌1、硅灰石粉4、氢氧化镁12、硅藻土4、氢氧化铝8、玉石粉3、蒙脱石2、BaCO3 3、BaF2 2;制备方法是将各原料混合,加热至熔融状态,然后,浇注入纯净水中激冷,再粉碎成100-200目粉末;将所得粉末加入相当于粉末重量2-3%的硅烷偶联剂KH-550、1-2%的纳米碳粉,混合均匀后,在8-15Mpa下压制成坯,然后,在900-950℃下煅烧3-4小时,冷却后,再粉碎成150-250目粉末,即得。
本发明高硬度合金钢材料的机械性能为:拉伸强度998MPa,屈服强度923MPa,延伸率13%,断面收缩率21%,冲击吸收功48J,冲击韧性58J/cm2,硬度295HB。
Claims (4)
1.一种高硬度合金钢材料,其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳3.5-3.7、硅1.1-1.3、锰7.0-7.2、钼0.02-0.05、铜1.6-1.8、镍2.4-2.6、钒0.006-0.009、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的高硬度合金钢材料的生产方法,其特征在于:
(1)、将生铁与废铁按3:1比例投入炉中熔化作为铁基质来源;进行脱硫、脱氧、合金化、采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理等;
(2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(1)硅、锰、钒;(2)钼、铜;(3)其它剩余成分;各批次投入元素的时间间隔为10-12分钟,投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的高硬度合金钢材料的生产方法,其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以200-230℃/小时速率升温至920-930℃,保温3-4小时;再以140-160℃/小时速率降温至630-650℃,保温40-60分钟;再以100-120℃/小时速率降温至330-350℃,保温2-3小时;再以150-170℃/小时速率升温至530-550℃,保温2-3小时,取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的高硬度合金钢材料的生产方法,其特征在于:所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉3-4、粘土13-16、轻质碳酸钙2-3、二氧化硅2-3、氧化锌1-2、硅灰石粉3-4、氢氧化镁10-12、硅藻土4-5、氢氧化铝8-10、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、BaCO3 3-4、BaF2 2-3;制备方法是将各原料混合,加热至熔融状态,然后,浇注入纯净水中激冷,再粉碎成100-200目粉末;将所得粉末加入相当于粉末重量2-3%的硅烷偶联剂KH-550、1-2%的纳米碳粉,混合均匀后,在8-15Mpa下压制成坯,然后,在900-950℃下煅烧3-4小时,冷却后,再粉碎成150-250目粉末,即得。
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