CN103938087A

CN103938087A - 一种高强度高镍钢材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103938087A
Application number: CN201410142826.1A
Authority: CN
Inventors: 倪菲菲
Original assignee: TONGLING NANJIANG XINGANG INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: TONGLING NANJIANG XINGANG INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2014-07-23

Abstract

本发明公开了一种高强度高镍钢材料，其化学成分按重量百分比计为：碳0.06-0.08、硅0.08-0.12、镍15.2-16.3、锰0.03-0.05、钨1.2-1.4、铜0.4-0.5、钛0.003-0.005、铝0.01-0.015、硼0.007-0.009、P≤0.01、S≤0.01、余量为铁。制备方法：（1）将废钢在电弧炉内熔化冶炼，进行脱硫、脱氧；（2）合金化：依次加入锰、镍、铝、硼、硅、铜、钨、钛进行合金化；（3）将钢水倒入精炼炉内，加入精炼剂进行精炼、浇铸、铸后热处理。本发明通过提高镍的含量，合理设置配比和生产工艺，形成的合金材料具有超高的强度、高温抗氧化性、耐腐蚀强、低温下韧性强等优点；采用的精炼剂明显提高成品率，特别是铸件中的气孔度降低1-2度，得到有效的控制，夹杂氧化物也明显降低。

Description

一种高强度高镍钢材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属材料领域，尤其涉及一种高强度高镍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，如防锈性能、耐腐蚀性能、耐高低温性能、低温冲击韧性、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

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高强度高镍钢材料及其制备方法，具有高温下抗氧化性强、耐腐蚀强、低温下韧性强的特点。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

一种高强度高镍钢材料，其化学成分按重量百分比计为：碳0.06-0.08、硅0.08-0.12、镍15.2-16.3、锰0.03-0.05、钨1.2-1.4、铜0.4-0.5、钛0.003-0.005、铝0.01-0.015、硼0.007-0.009、P≤0.01、S≤0.01、余量为铁。

优选地，所述的高强度高镍钢材料，其特征在于：其化学成分按重量百分比计为：碳0.07、硅0.10、镍15.8、锰0.04、钨1.3、铜0.45、钛0.004、铝0.013、硼0.008、P≤0.01、S≤0.01、余量为铁。

所述的高强度高镍钢材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将废钢在电弧炉内熔化冶炼，进行脱硫、脱氧；

（2）合金化：依次加入锰、镍、铝、硼、硅、铜、钨、钛进行合金化；

（3）将钢水倒入精炼炉内，加入精炼剂进行精炼、浇铸、铸后热处理。

步骤（3）中所述的铸后热处理是：淬火温度800-850℃，保温时间30分钟，水淬；回火温度为550-600℃，保温时间90分钟，然后在空气中冷却。

步骤（3）中所述的精炼剂由以下方法制备：高岭土14-16份、钾长石粉3-4份、冰晶石粉1.5-3份、轻质碳酸钙2-3份、氧化锌2-3份、氟化钙5-6份、氯化钡1-2份、硫酸铝3-4份、氧化锰1-2份、偏硅酸钠1.5-3份、氟化稀土5-7份、海绵钛0.2-0.4份、碳酸钇0.8-1.2份、氟锆化钾0.5-0.7份、氧化铈2-4份、树木灰6-8份；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。

与已有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过提高镍的含量，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综合力学性能，具有超高的强度、高温抗氧化性、耐腐蚀强、低温下韧性强等优点；本发明采用的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。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1：

一种高强度高镍钢材料，其化学成分按重量百分比计为：碳0.07、硅0.10、镍15.8、锰0.04、钨1.3、铜0.45、钛0.004、铝0.013、硼0.008、P≤0.01、S≤0.01、余量为铁。

所述的高强度高镍钢材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将废钢在电弧炉内熔化冶炼，进行脱硫、脱氧；

步骤（3）中所述的铸后热处理是：淬火温度850℃，保温时间30分钟，水淬；回火温度为600℃，保温时间90分钟，然后在空气中冷却。

步骤（3）中所述的精炼剂由以下方法制备：高岭土15份、钾长石粉3份、冰晶石粉2份、轻质碳酸钙3份、氧化锌2份、氟化钙5份、氯化钡1.5份、硫酸铝3.5份、氧化锰1.5份、偏硅酸钠2份、氟化稀土6份、海绵钛0.3份、碳酸钇1.0份、氟锆化钾0.6份、氧化铈3份、树木灰7份；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200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量3%的硅烷偶联剂KH-550、2%的纳米碳粉，混合均匀后，在10Mpa下压制成坯，然后，在950℃下煅烧3小时，冷却后，再粉碎成200目粉末，即得。

本实施例1的高强度高镍钢材料的机械性能为：拉伸强度1420MPa，屈服强度889MPa，延伸率32％，-196℃V型冲击功250J，硬度321HB。

Claims

1.一种高强度高镍钢材料，其特征在于：其化学成分按重量百分比计为：碳0.06-0.08、硅0.08-0.12、镍15.2-16.3、锰0.03-0.05、钨1.2-1.4、铜0.4-0.5、钛0.003-0.005、铝0.01-0.015、硼0.007-0.009、P≤0.01、S≤0.01、余量为铁。

2.根据权利要求1所述的高强度高镍钢材料，其特征在于：其化学成分按重量百分比计为：碳0.07、硅0.10、镍15.8、锰0.04、钨1.3、铜0.45、钛0.004、铝0.013、硼0.008、P≤0.01、S≤0.01、余量为铁。

3.一种权利要求1所述的高强度高镍钢材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将废钢在电弧炉内熔化冶炼，进行脱硫、脱氧；

4.根据权利要求3所述的高强度高镍钢材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的铸后热处理是：淬火温度800-850℃，保温时间30分钟，水淬；回火温度为550-600℃，保温时间90分钟，然后在空气中冷却。

5.根据权利要求3所述的高强度高镍钢材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的精炼剂由以下方法制备：高岭土14-16份、钾长石粉3-4份、冰晶石粉1.5-3份、轻质碳酸钙2-3份、氧化锌2-3份、氟化钙5-6份、氯化钡1-2份、硫酸铝3-4份、氧化锰1-2份、偏硅酸钠1.5-3份、氟化稀土5-7份、海绵钛0.2-0.4份、碳酸钇0.8-1.2份、氟锆化钾0.5-0.7份、氧化铈2-4份、树木灰6-8份；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。