CN103789704A - 一种高韧性合金钢材料及其制备方法 - Google Patents

一种高韧性合金钢材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种高韧性合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.02-0.05、锰6.0-6.3、硅0.45-0.75、镍3.3-2.5、铬0.04-0.05、钼0.005-0.008、钒0.02-0.05、铜0.3-0.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。本发明通过使用镍、钼、钒等原料组合，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的韧性、可塑性，较高的强度和耐磨性，低的时效敏感性和冷脆性；并使用部分废铁作为原料，提高合金的质量稳定均一；本发明加工性能好，适用于各种锻造、拉伸加工等部件。通过加入精炼剂，气孔度降低1-2度。

Description

一种高韧性合金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，尤其涉及一种高韧性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韧性合金钢材料及其制备方法，该合金材料具有优异的韧性、可塑性和较高的硬度。
本发明的技术方案如下：
一种高韧性合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.02-0.05、锰6.0-6.3、硅0.45-0.75、镍3.3-2.5、铬0.04-0.05、钼0.005-0.008、钒0.02-0.05、铜0.3-0.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
所述的高韧性合金钢材料的生产方法，其特征在于：
（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）硅、铜；（2）锰、钼；（3）铬、镍；（4）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为7-10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925-940℃，保温3-4小时；再以140-160℃/小时速率降温至630-645℃，保温40-60分钟；再以105-120℃/小时速率降温至315-330℃，保温2-3小时；再以150-170℃/小时速率升温至520-540℃，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
本发明通过使用镍、钼、钒等原料组合，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的韧性、可塑性，较高的强度和耐磨性，低的时效敏感性和冷脆性；并使用部分废铁作为原料，提高合金的质量稳定均一；本发明加工性能好，适用于各种锻造、拉伸加工等部件。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
一种高韧性合金钢材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.02-0.05、锰6.0-6.3、硅0.45-0.75、镍3.3-2.5、铬0.04-0.05、钼0.005-0.008、钒0.02-0.05、铜0.3-0.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
所述的高韧性合金钢材料的生产方法，其特征在于：
（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）硅、铜；（2）锰、钼；（3）铬、镍；（4）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为8分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以210℃/小时速率升温至930℃，保温3.4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320℃，保温2.5小时；再以160℃/小时速率升温至530℃，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。
本发明高韧性合金钢材料的机械性能为：拉伸强度9680MPa，屈服强度789MPa，延伸率15.7％，断面收缩率32％，冲击吸收功57J，冲击韧性60J/cm2，硬度274HB。

Claims (4)

1.一种高韧性合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.02-0.05、锰6.0-6.3、硅0.45-0.75、镍3.3-2.5、铬0.04-0.05、钼0.005-0.008、钒0.02-0.05、铜0.3-0.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的高韧性合金钢材料的生产方法，其特征在于：
（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）硅、铜；（2）锰、钼；（3）铬、镍；（4）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为7-10分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的高韧性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925-940℃，保温3-4小时；再以140-160℃/小时速率降温至630-645℃，保温40-60分钟；再以105-120℃/小时速率降温至315-330℃，保温2-3小时；再以150-170℃/小时速率升温至520-540℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的高韧性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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