CN103789678B - 一种钻头用合金钢材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种钻头用合金钢材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳0.7-0.9、Mo3.3-2.5、Cr1.0-1.2、Si0.2-0.5、Co2.6-2.8、镍6.3-2.5、钒0.005-0.008、铌1.2-2.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。本发明通过使用钴、镍、铬等原料组合,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优异综合力学性能,尤其具有高强度、高硬度、高耐磨性和耐高温等特点,适合用于钻头等部件,可以显著延长抗磨部件寿命,降低机械的损坏率,增加了安全系数;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。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料制备领域,尤其涉及一种钻头用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钻头用合金钢材料及其制备方法,该合金材料具有高的耐磨性、硬度、耐高温、耐冲击的特点。
本发明的技术方案如下:
一种钻头用合金钢材料,其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳0.7-0.9、Mo3.3-2.5、Cr1.0-1.2、Si0.2-0.5、Co2.6-2.8、镍6.3-2.5、钒0.005-0.008、铌1.2-2.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
所述的钻头用合金钢材料的生产方法:
(1)、将生铁与废铁按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)Si、铌;(2)Mo、钒、Co;(3)其它剩余成分;各批次投入元素的时间间隔为9-11分钟,投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是:先由室温以180-200℃/小时速率升温至925-945℃,保温3-4小时;再以140-160℃/小时速率降温至620-630℃,保温30-60分钟;再以100-120℃/小时速率降温至320-340℃,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9-12、氧化镁3-4、氯化锌2-3、氟铝酸钠5-6、氧化铝1-2、铝矾土5-6、硼化钒1-2、二甲基氧化锡1-2、氢氧化铝8-10、玉石粉3-4、蒙脱石1-2;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。
本发明的有益效果
本发明通过使用钴、镍、铬等原料组合,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优异综合力学性能,尤其具有高强度、高硬度、高耐磨性和耐高温等特点,适合用于钻头等部件,可以显著延长抗磨部件寿命,降低机械的损坏率,增加了安全系数;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。
具体实施方式
一种钻头用合金钢材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳0.7-0.9、Mo3.3-2.5、Cr1.0-1.2、Si0.2-0.5、Co2.6-2.8、镍6.3-2.5、钒0.005-0.008、铌1.2-2.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
所述的钻头用合金钢材料的生产方法:
(1)、将生铁与废铁按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)Si、铌;(2)Mo、钒、Co;(3)其它剩余成分;各批次投入元素的时间间隔为10分钟,投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是:先由室温以190℃/小时速率升温至935℃,保温3.5小时;再以150℃/小时速率降温至625℃,保温40分钟;再以110℃/小时速率降温至330℃,保温2.5小时;再以160℃/小时速率升温至540℃,保温2.6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、粘土9、氧化镁3、氯化锌2、氟铝酸钠6、氧化铝1、铝矾土5、硼化钒1、二甲基氧化锡1、氢氧化铝8、玉石粉4、蒙脱石1;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。
本发明钻头用合金钢材料的机械性能为:拉伸强度1356MPa,屈服强度956MPa,延伸率12%,断面收缩率22%,冲击吸收功50J,冲击韧性60J/cm2,硬度295HB。
Claims (1)
1.一种钻头用合金钢材料,其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳0.7-0.9、Mo3.3-2.5、Cr1.0-1.2、Si0.2-0.5、Co2.6-2.8、镍6.3-2.5、钒0.005-0.008、铌1.2-2.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁;
所述的钻头用合金钢材料的生产方法:
(1)、将生铁与废铁按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)Si、铌;(2)Mo、钒、Co;(3)其它剩余成分;各批次投入元素的时间间隔为9-11分钟,投料后搅拌均匀;
所述的铸后热处理是:先由室温以180-200℃/小时速率升温至925-945℃,保温3-4小时;再以140-160℃/小时速率降温至620-630℃,保温30-60分钟;再以100-120℃/小时速率降温至320-340℃,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9-12、氧化镁3-4、氯化锌2-3、氟铝酸钠5-6、氧化铝1-2、铝矾土5-6、硼化钒1-2、二甲基氧化锡1-2、氢氧化铝8-10、玉石粉3-4、蒙脱石1-2;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。
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Denomination of invention: Alloy steel material for drill bits and preparation method thereof Effective date of registration: 20180109 Granted publication date: 20160113 Pledgee: Linquan County small and medium-sized enterprises financing Company limited by guarantee Pledgor: Anhui Linquan Zhichuang Seiki Co., Ltd. Registration number: 2018340000005 |
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