CN103820715A - 一种钻头用耐热耐磨合金钢材料及其制备方法 - Google Patents

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章功国
王泾文
段宗银
李纯金
陈超
王淑妍
张少伍
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谢勇
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Abstract

一种钻头用耐热耐磨合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳2.0-2.3、铬9.6-9.9、钨1.4-1.6、钼2.0-2.3、钴6.5-6.7、锰1.2-1.3、钛0.4-0.6、Be1.1-1.3、La0.03-0.05、Ho0.16-0.19、余量为铁及其它不可避免的杂质。本发明钻头用合金钢添加了钴、钨、钼，增加了硬度和红硬性，通过添加La、Ho、Be、钛，增加了合金的硬度和耐磨性，同时保持良好的韧性，还具有良好的耐腐蚀性，用于制作深孔钻、长钻头等，不易折断，使用寿命长，而且比高速钢成本低。

Description

一种钻头用耐热耐磨合金钢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种钻头用耐热耐磨合金钢材料及其制备方法。
背景技术
电钻是一种应用广泛的电动工具，在建筑、加工等领域有广泛的应用。电钻的主要原理是通过电动机的转动，带动驱动作业装置，从而使钻头刮削物体表面以洞穿物体，钻头是电钻必不可少的部件之一。
目前钻头材料主要是高速钢和硬质合金，这两种合金硬度高、耐磨、红硬性好，而且保持一定韧性，但是电钻在使用过程中，经常出现折断、刀刃易磨损或者弯曲现象，钻头经常需要更换，主要是因为钻头材料的硬度、耐磨性、韧性等性能不能达到平衡。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻头用耐热耐磨合金钢材料及其制备方法，该磨球材料具有高硬度、耐高温、耐磨性好的优点。
本发明的技术方案如下：
一种钻头用耐热耐磨合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳2.0-2.3、铬9.6-9.9、钨1.4-1.6、钼2.0-2.3、钴6.5-6.7、锰1.2-1.3、钛0.4-0.6、Be1.1-1.3、La0.03-0.05、Ho0.16-0.19、余量为铁及其它不可避免的杂质。
所述的钻头用耐热耐磨合金钢材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.4-0.7比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、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）铬、锰；（2）钨、钼、钛；（3）钴、Be；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为20-24分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以260-280℃/小时速率升温至700-720℃，保温50-70分钟，再以260-280℃/小时速率升温至930-940℃，保温3-4小时；再以230-250℃/小时速率降温至610-630℃，保温50-70分钟，再以230-250℃/小时速率降温至180-200℃，保温2-3小时；再以160-170℃/小时速率升温至340-350℃，保温40-50分钟，再以160-170℃/小时速率升温至520-530℃，保温3-4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：白云石13-15、粘土30-35、三氧化二铝2-3、纳米钛白粉2-3、铝粉1-2、三聚磷酸钠1-2、三氧化二铁2-3、莹石6-8、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、树木灰烬1-2、Na2TiF6 8-10；其制备方法是将白云石、粘土、莹石、玉石粉、蒙脱石、树木灰烬混合，加热至2500-3000℃，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
本发明的有益效果
本发明钻头用合金钢添加了钴、钨、钼，增加了硬度和红硬性，通过添加La、Ho、Be、钛，增加了合金的硬度和耐磨性，同时保持良好的韧性，还具有良好的耐腐蚀性，用于制作深孔钻、长钻头等，不易折断，使用寿命长，而且比高速钢成本低；本发明通过合理控制铸后处理温度，分批投放原料，增加了合金的强度，减小了脆性，通过使用废铁作为原料，使合金品质均一。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高了成品率。
具体实施方式
一种钻头用耐热耐磨合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳2.0-2.3、铬9.6-9.9、钨1.4-1.6、钼2.0-2.3、钴6.5-6.7、锰1.2-1.3、钛0.4-0.6、Be1.1-1.3、La0.03-0.05、Ho0.16-0.19、余量为铁及其它不可避免的杂质。
所述的钻头用耐热耐磨合金钢材料的生产方法为：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.5比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、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）铬、锰；（2）钨、钼、钛；（3）钴、Be；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以270℃/小时速率升温至710℃，保温60分钟，再以270℃/小时速率升温至935℃，保温3.5小时；再以240℃/小时速率降温至620℃，保温60分钟，再以240℃/小时速率降温至190℃，保温2.5小时；再以165℃/小时速率升温至345℃，保温45分钟，再以165℃/小时速率升温至525℃，保温3.5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：白云石13、粘土30、三氧化二铝3、纳米钛白粉2、铝粉1、三聚磷酸钠2、三氧化二铁3、莹石6、玉石粉4、蒙脱石1、树木灰烬1、Na2TiF6 8；其制备方法是将白云石、粘土、莹石、玉石粉、蒙脱石、树木灰烬混合，加热至2500-3000℃，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
本实施例的钻头用耐热耐磨合金钢材料的机械性能为：硬度65HRC，600℃时的硬度49 HRC，冲击吸收功53J，冲击韧性63J/cm2。

Claims (3)

1.一种钻头用耐热耐磨合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳2.0-2.3、铬9.6-9.9、钨1.4-1.6、钼2.0-2.3、钴6.5-6.7、锰1.2-1.3、钛0.4-0.6、Be1.1-1.3、La0.03-0.05、Ho0.16-0.19、余量为铁及其它不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的钻头用耐热耐磨合金钢材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.4-0.7比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、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）铬、锰；（2）钨、钼、钛；（3）钴、Be；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为20-24分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的钻头用耐热耐磨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260-280℃/小时速率升温至700-720℃，保温50-70分钟，再以260-280℃/小时速率升温至930-940℃，保温3-4小时；再以230-250℃/小时速率降温至610-630℃，保温50-70分钟，再以230-250℃/小时速率降温至180-200℃，保温2-3小时；再以160-170℃/小时速率升温至340-350℃，保温40-50分钟，再以160-170℃/小时速率升温至520-530℃，保温3-4小时，取出空冷即得。
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