CN103820736A - 一种出钢口钻头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
王晓芬
谢勇
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Abstract

一种出钢口钻头合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.3、钼3.2-3.3、铬15-16、钨2.5-2.7、镍0.3-0.5、钛1.2-1.3、Sb 0.08-0.12、Sc 0.14-0.17、Ta 0.04-0.06、余量为铁及其它不可避免的杂质。本发明在高碳钢的基础上添加钨、钛、钼，提高了红硬性，通过添加Sb、Sc、Ta，增加了耐磨性，通过添加铬、镍，增加了强度和耐腐蚀性；该合金钢用于制作出钢口钻头，耐高温，耐磨，可一次性完成扩口作业，大大延长了使用寿命，减少了更换次数。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。

Description

一种出钢口钻头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，尤其涉及一种出钢口钻头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出钢口钻头合金钢材料及其制备方法，该磨球材料具有高硬度、耐磨性好、耐高温的优点。
本发明的技术方案如下：
一种出钢口钻头合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.3、钼3.2-3.3、铬15-16、钨2.5-2.7、镍0.3-0.5、钛1.2-1.3、Sb0.08-0.12、Sc0.14-0.17、Ta0.04-0.06、余量为铁及其它不可避免的杂质。
所述的出钢口钻头合金钢材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.3-0.6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、镍；（2）钨、钼、钛；（3）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260-270℃/小时速率升温至760-770℃，再以260-270℃/小时速率降温至600-610℃，再以260-270℃/小时速率升温至920-930℃，保温4-5小时；再以260-270℃/小时速率降温至620-630℃，保温50-70分钟，再以250-260℃/小时速率降温至180-200℃，保温2-3小时；再以150-170℃/小时速率升温至370-380℃，保温40-50分钟，再以150-170℃/小时速率升温至510-520℃，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：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
本发明在高碳钢的基础上添加钨、钛、钼，提高了红硬性，通过添加Sb、Sc、Ta，增加了耐磨性，通过添加铬、镍，增加了强度和耐腐蚀性；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、耐磨性，减小了脆性，通过使用废铁作为原料，使合金品质均一；该合金钢用于制作出钢口钻头，耐高温，耐磨，可一次性完成扩口作业，大大延长了使用寿命，减少了更换次数，节约了成本。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
一种出钢口钻头合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.3、钼3.2-3.3、铬15-16、钨2.5-2.7、镍0.3-0.5、钛1.2-1.3、Sb0.08-0.12、Sc0.14-0.17、Ta0.04-0.06、余量为铁及其它不可避免的杂质。
所述的出钢口钻头合金钢材料的生产方法为：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.4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、镍；（2）钨、钼、钛；（3）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265℃/小时速率升温至765℃，再以265℃/小时速率降温至605℃，再以265℃/小时速率升温至925℃，保温4.5小时；再以265℃/小时速率降温至625℃，保温60分钟，再以255℃/小时速率降温至190℃，保温2.5小时；再以160℃/小时速率升温至375℃，保温45分钟，再以160℃/小时速率升温至515℃，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：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。
本实施例的出钢口钻头合金钢材料的机械性能为：硬度64HRC，600℃时的硬度49HRC，冲击吸收功52J，冲击韧性60/cm2。

Claims (3)

1.一种出钢口钻头合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.3、钼3.2-3.3、铬15-16、钨2.5-2.7、镍0.3-0.5、钛1.2-1.3、Sb0.08-0.12、Sc0.14-0.17、Ta0.04-0.06、余量为铁及其它不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的出钢口钻头合金钢材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.3-0.6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、镍；（2）钨、钼、钛；（3）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所述的出钢口钻头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260-270℃/小时速率升温至760-770℃，再以260-270℃/小时速率降温至600-610℃，再以260-270℃/小时速率升温至920-930℃，保温4-5小时；再以260-270℃/小时速率降温至620-630℃，保温50-70分钟，再以250-260℃/小时速率降温至180-200℃，保温2-3小时；再以150-170℃/小时速率升温至370-380℃，保温40-50分钟，再以150-170℃/小时速率升温至510-520℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
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