CN103757563B - 一种高硬度耐磨低碳不锈钢材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高硬度耐磨低碳不锈钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.1-0.35、锰1.7-2.1、铌0.5-0.8、铬13.2-13.5、锑1.0-2.5、砷0.3-0.5、锡1.0-2.5、硅0.7-0.9、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。本发明通过使用锑、砷、铌等原料组合，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，不仅具有低碳钢优异的韧性和塑性，还具有很高的强度、硬度、耐磨性；还具有优异的耐腐蚀性能；并使用部分废铁作为原料，提高合金的质量稳定均一；通过加入精炼剂，气孔度降低1-2度。本发明不锈钢适用于容器、农具等多种场合。

Description

一种高硬度耐磨低碳不锈钢材料及其制备方法
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耐磨低碳不锈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耐磨低碳不锈钢材料及其制备方法，该合金材料具有高的韧性、可塑性，较高的耐磨性和硬度。
本发明的技术方案如下：
一种高硬度耐磨低碳不锈钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.1-0.35、锰1.7-2.1、铌0.5-0.8、铬13.2-13.5、锑1.0-2.5、砷0.3-0.5、锡1.0-2.5、硅0.7-0.9、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
所述的高硬度耐磨低碳不锈钢材料的生产方法，其特征在于：
（1）、将生铁与废铁按1：1～2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）锰、硅；（2）铌、锑、砷；（3）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为8-10分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以220-240℃/小时速率升温至910-925℃，保温3-4小时；再以130-150℃/小时速率降温至620-630℃，保温50-70分钟；再以100-120℃/小时速率降温至320-340℃，保温2-3小时；再以140-150℃/小时速率升温至500-515℃，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、凹凸棒土100-120、生石灰2-3、纳米玉石粉3-4、蒙脱石粉1-2、珍珠岩95-110、BaCO33-4、氟硅酸钠4-5、氟化钙2-3；制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态并搅拌均匀去渣，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
本发明通过使用锑、砷、铌等原料组合，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，不仅具有低碳钢优异的韧性和塑性，还具有很高的强度、硬度、耐磨性；还具有优异的耐腐蚀性能；并使用部分废铁作为原料，提高合金的质量稳定均一；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。本发明不锈钢适用于容器、农具等多种场合。
具体实施方式
一种高硬度耐磨低碳不锈钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.1-0.35、锰1.7-2.1、铌0.5-0.8、铬13.2-13.5、锑1.0-2.5、砷0.3-0.5、锡1.0-2.5、硅0.7-0.9、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
所述的高硬度耐磨低碳不锈钢材料的生产方法，其特征在于：
（1）、将生铁与废铁按1：1.5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）锰、硅；（2）铌、锑、砷；（3）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为9分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以230℃/小时速率升温至915℃，保温3.4小时；再以140℃/小时速率降温至625℃，保温60分钟；再以110℃/小时速率降温至330℃，保温2.5小时；再以145℃/小时速率升温至510℃，保温2.4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3、凹凸棒土100-、生石灰2、纳米玉石粉3、蒙脱石粉2、珍珠岩95、BaCO34、氟硅酸钠4、氟化钙3；制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态并搅拌均匀去渣，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。
本发明高硬度耐磨低碳不锈钢材料的机械性能为：拉伸强度1340MPa，屈服强度956MPa，延伸率15.6％，断面收缩率29.8％，冲击吸收功53.1J，冲击韧性62.3J/cm2，硬度267HB。

Claims (2)

1.一种高硬度耐磨低碳不锈钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.1-0.35、锰1.7-2.1、铌0.5-0.8、铬13.2-13.5、锑1.0-2.5、砷0.3-0.5、锡1.0-2.5、硅0.7-0.9、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁；
所述的高硬度耐磨低碳不锈钢材料的生产方法，由以下步骤制得：
（1）、将生铁与废铁按1：1～2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；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）锰、硅；（2）铌、锑、砷；（3）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为8-10分钟，投料后搅拌均匀；
所述的铸后热处理是：先由室温以220-240℃/小时速率升温至910-925℃，保温3-4小时；再以130-150℃/小时速率降温至620-630℃，保温50-70分钟；再以100-120℃/小时速率降温至320-340℃，保温2-3小时；再以140-150℃/小时速率升温至500-515℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
2.根据权利要求1所述的高硬度耐磨低碳不锈钢材料，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、凹凸棒土100-120、生石灰2-3、纳米玉石粉3-4、蒙脱石粉1-2、珍珠岩95-110、BaCO33-4、氟硅酸钠4-5、氟化钙2-3；
制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态并搅拌均匀去渣，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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