CN103938112B - 一种超高碳钢 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高碳钢及其制备方法，由以下组分按重量百分比组成：碳1.6-2.1%、镍3-5%、铬13-16%、锰0.01-0.03%、钨2.3-2.6%、钴1.3-1.8%、铌0.06-0.08%、硅0.04-0.08%、铜0.8-1.4%、Ce0.006-0.009%、La0.003-0.007%、P≤0.03、S≤0.03、余量为铁。制备方法（1）熔炼；（2）浇铸后热处理；（3）淬火；（4）二次淬火处理：冷却到500-600℃时采用连续水流对超高碳钢的表面进行喷水冷却，连续水流的流速控制在30-40L/min；（5）产品验收。本发明各合金元素比例合理，制备的高碳钢具有强度高、硬度高、耐磨性好、耐腐蚀性好和抗疲劳性好等优点；另外，完善了淬火处理工艺，进一步提高成品的耐磨性和抗疲劳性，生产工艺简单，具有良好的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料领域，尤其涉及一种超高碳钢及其制备方法。
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、耐腐蚀性能和抗疲劳性差的问题，在很多场合还不能满足生产的要求。
另外，合金钢制备过程中淬火处理是一项技术性高、工艺及参数要求非常高的工艺，技术的不同直接影响着合金钢材料的性能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种超高碳钢及其制备方法，本发明的超高碳钢具有高的耐磨性、耐腐蚀性能和抗疲劳性。
为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：
一种超高碳钢，由以下组分按重量百分比组成：碳1.6-2.1%、镍3-5%、铬13-16%、锰0.01-0.03%、钨2.3-2.6%、钴1.3-1.8%、铌0.06-0.08%、硅0.04-0.08%、铜0.8-1.4%、Ce0.006-0.009%、La0.003-0.007%、P≤0.03、S≤0.03、余量为铁。
优选：碳1.8%、镍4%、铬15%、锰0.02%、钨2.5%、钴1.5%、铌0.07%、硅0.06%、铜1.2%、Ce0.007%、La0.005%、P≤0.03、S≤0.03、余量为铁。
所述的超高碳钢的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼：将废旧碳钢和废钢作为原料通过电驴熔化成碳钢水，并加入合金元素进行合金化，保证成分合格后出水，出水温度控制在1780℃进行浇铸；
（2）浇铸后热处理：先由室温以220-250℃/小时速率升温至955-985℃，保温5小时；再以140-160℃/小时速率降温至630-650℃，保温60分钟；再以100-120℃/小时速率降温至300-320℃，保温3小时；再以150-170℃/小时速率升温至520-550℃，保温3小时；
（3）淬火：将产品浸入处于常温状态的水玻璃介质中进行间隙式淬火15分钟，再进行整体淬火1小时，淬火过程中水玻璃介质温度控制在100-120℃；
（4）二次淬火处理：冷却到500-600℃时采用连续水流对超高碳钢的表面进行喷水冷却，连续水流的流速控制在30-40L/min；
（5）清理表面以及产品验收、进库。
与已有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明的超高碳钢中的各合金元素比例合理，制备的高碳钢具有强度高、硬度高、耐磨性好、耐腐蚀性能好和抗疲劳性好等优点；另外，完善了淬火处理工艺，进一步提高成品的耐磨性和抗疲劳性，生产工艺简单，具有良好的市场前景。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：
一种超高碳钢，由以下组分按重量百分比组成：碳1.8%、镍4%、铬15%、锰0.02%、钨2.5%、钴1.5%、铌0.07%、硅0.06%、铜1.2%、Ce0.007%、La0.005%、P≤0.03、S≤0.03、余量为铁。
所述的超高碳钢的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼：将废旧碳钢和废钢作为原料通过电驴熔化成碳钢水，并加入合金元素进行合金化，保证成分合格后出水，出水温度控制在1780℃进行浇铸；
（2）浇铸后热处理：先由室温以230℃/小时速率升温至985℃，保温5小时；再以150℃/小时速率降温至650℃，保温60分钟；再以100℃/小时速率降温至300℃，保温3小时；再以150℃/小时速率升温至550℃，保温3小时；
（3）淬火：将产品浸入处于常温状态的水玻璃介质中进行间隙式淬火15分钟，再进行整体淬火1小时，淬火过程中水玻璃介质温度控制在100℃；
（4）二次淬火处理：冷却到500℃时采用连续水流对超高碳钢的表面进行喷水冷却，连续水流的流速控制在30L/min；
（5）清理表面以及产品验收、进库。
本发明的超高碳钢与目前传统配方及生产工艺生产的高碳钢相比，具有优异的综合力学性能和使用性能，具体情况如下表所示：
从上表可以看出，本发明的超高碳钢具有高的耐磨性和抗疲劳性。
Claims (1)
1.一种超高碳钢，其特征在于：由以下组分按重量百分比组成：碳1.6-2.1％、镍3-5％、铬13-16％、锰0.01-0.03％、钨2.3-2.6％、钴1.3-1.8％、铌0.06-0.08％、硅0.04-0.08％、铜0.8-1.4％、Ce0.006-0.009％、La0.003-0.007％、P≤0.03％、S≤0.03％、余量为铁；
所述的超高碳钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：将废旧碳钢和废钢作为原料通过电炉熔化成碳钢水，并加入合金元素进行合金化，保证成分合格后出水，出水温度控制在1780℃进行浇铸；
(2)浇铸后热处理：先由室温以220-250℃/小时速率升温至955-985℃，保温5小时；再以140-160℃/小时速率降温至630-650℃，保温60分钟；再以100-120℃/小时速率降温至300-320℃，保温3小时；再以150-170℃/小时速率升温至520-550℃，保温3小时；
(3)淬火：将产品浸入处于常温状态的水玻璃介质中进行间隙式淬火15分钟，再进行整体淬火1小时，淬火过程中水玻璃介质温度控制在100-120℃；
(4)二次淬火处理：冷却到500-600℃时采用连续水流对超高碳钢的表面进行喷水冷却，连续水流的流速控制在30-40L/min；
(5)清理表面以及产品验收、进库。
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