CN104388830A

CN104388830A - 一种高强度铁碳合金材料

Info

Publication number: CN104388830A
Application number: CN201410774198.9A
Authority: CN
Inventors: 朱正良
Original assignee: CHANGSHU ORIENT SPECIAL METALLIC MATERIAL FACTORY
Current assignee: CHANGSHU ORIENT SPECIAL METALLIC MATERIAL FACTORY
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2015-03-04

Abstract

本发明公开了一种高强度铁碳合金材料，该铁碳合金材料的主要成分及其百分含量配比为：纯铁粉93%-95%、石墨粉0.08%-0.12%、铬粉0.15%-0.2%、钛粉0.6%-0.8%、硅粉1.2%-1.5%、锰粉3%-5%，S、P杂质的总含量控制在0.05%以下。本发明揭示了一种高强度铁碳合金材料，该铁碳合金材料成分配制合理，成本适中，制备工艺简便，制得的零件具有良好的综合力学性能，且强度性能突出，特别适合于制备各类结构复杂，长时间受交变应力作用的结构零件，有效的扩展了铁碳合金材料的应用范围。

Description

一种高强度铁碳合金材料

技术领域

本发明涉及一种铁碳合金材料，尤其涉及一种综合力学性能稳定，且强度性能突出的铁碳合金材料，属于金属材料技术领域。

背景技术

铁碳合金可按照含碳量、用途、质量和冶炼方法进行分类。按含碳量可分为：低碳钢(C<0.25%)、中碳钢(0.25%<C<0.6%)和高碳钢(C>0.6%)；按钢的用途可分为碳素结构钢和碳素工具钢两大类；按钢的质量可分为：普通碳素钢(S≤0.055%，P≤0.45%)，优质碳素钢(S、P≤0.04%)和高级优质碳素钢(s≤0．030%，P≤0．035%)三大类；按冶炼方法可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。

铁碳合金应用范围宽广，是一种重要的工程结构材料，其中，以低合金结构钢应用最广泛但是。但是，对于一些结构复杂，受交变应力的结构零件，低合金结构钢在强度方面的表现还不够理想，其含碳量以及合金成分的配置还有待进一步完善，以实现资源的合理利用。

发明内容

针对上述需求，本发明提供了一种高强度铁碳合金材料，该铁碳合金材料成分配制合理，成本适中，制得的零件具有良好的力学性能，及突出的强度性能，特别适合于制备各类结构复杂结构零件。

本发明是一种高强度铁碳合金材料，该铁碳合金材料的主要成分及其百分含量配比为：纯铁粉93%-95%、石墨粉0.08%-0.12%、铬粉0.15%-0.2%、钛粉0.6%-0.8%、硅粉1.2%-1.5%、锰粉3%-5%，S、P杂质的总含量控制在0.05%以下。

在本发明一较佳实施例中，所述的铁碳合金材料的主要成分及其百分含量配比为：纯铁粉93%-94.3%、石墨粉0.08%-0.1%、铬粉0.18%-0.2%、钛粉0.7%-0.8%、硅粉1.3%-1.4%、锰粉4%-4.5%。

在本发明一较佳实施例中，所述的纯铁粉的平均颗粒直径约为8-10um。

在本发明一较佳实施例中，所述的石墨粉的平均颗粒直径约为5-7um。

在本发明一较佳实施例中，所述的铬粉的平均颗粒直径约为0.22-0.25um。

在本发明一较佳实施例中，所述的钛粉的平均颗粒直径约为0.12-0.15um。

在本发明一较佳实施例中，所述的硅粉的平均颗粒直径约为1-2um。

在本发明一较佳实施例中，所述的锰粉的平均颗粒直径约为2um。

本发明揭示了一种高强度铁碳合金材料，该铁碳合金材料成分配制合理，成本适中，制备工艺简便，制得的零件具有良好的综合力学性能，且强度性能突出，特别适合于制备各类结构复杂，长时间受交变应力作用的结构零件，有效的扩展了铁碳合金材料的应用范围。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明提及的本发明提及的高强度铁碳合金材料中，该铁碳合金材料的主要成分及其百分含量配比为：纯铁粉93%-95%、石墨粉0.08%-0.12%、铬粉0.15%-0.2%、钛粉0.6%-0.8%、硅粉1.2%-1.5%、锰粉3%-5%，S、P杂质的总含量控制在0.05%以下。

进一步说明，该铁碳合金材料的主要成分及其百分含量配比为：纯铁粉93%-94.3%、石墨粉0.08%-0.1%、铬粉0.18%-0.2%、钛粉0.7%-0.8%、硅粉1.3%-1.4%、锰粉4%-4.5%；纯铁粉的平均颗粒直径约为8-10um；石墨粉的平均颗粒直径约为5-7um；铬粉的平均颗粒直径约为0.22-0.25um；钛粉的平均颗粒直径约为0.12-0.15um；硅粉的平均颗粒直径约为1-2um；锰粉的平均颗粒直径约为2um。

实施例

本发明提及的高强度铁碳合金材料的具体制备方法如下：

a）选材备料，该铁碳合金材料的主要成分及其百分含量配比为：纯铁粉93.2%、石墨粉0.08%、铬粉0.2%、钛粉0.72%、硅粉1.4%、锰粉4%-4.2%；

b）球磨混料，球磨设备选用干式球磨机，型号为：ø900×3000，筒体转速控制在36r/min，球料比为3:1；按照原料中各成分原始颗粒直径安排球磨顺序，操作过程如下：首先，球磨处理纯铁粉和石墨粉，球磨时间控制在6小时；然后，添加硅粉和锰粉，继续球磨处理4小时；最后，添加铬粉和钛粉，再次球磨处理2小时；通过上述处理后的纯铁粉的平均颗粒直径约为9um；石墨粉的平均颗粒直径约为6um；铬粉的平均颗粒直径约为0.23um；钛粉的平均颗粒直径约为0.15um；硅粉的平均颗粒直径约为2um；锰粉的平均颗粒直径约为2um；

c）模压成型，模压成型设备选用等静压成型机，工作压力控制在120-125Pa，处理2.5分钟，制得合金坯料；

d）烧结处理，烧结处理设备选用电阻烧结炉，处理过程如下：首先，将合金坯料送入烧结炉，并对烧结炉进行抽真空；然后，将烧结炉升温至450℃-560℃，升温速度控制在12℃-13℃/min，炉压控制在80MPa，等温、等压处理50分钟；接着，将炉温升至700℃-720℃，升温速度控制在15℃-16℃/min，通氮气，炉压控制在100MPa左右，等温、等压处理1.5小时；最后，在炉内缓冷至室温，降压速度控制在20-22MPa/h；

e）后处理，后处理工艺主要是对成型坯料进行去应力退火以及浸油处理，去应力退火处理的温度控制在300℃-320℃，保温时间为1-1.2小时，处理后在炉内冷却至室温；浸油处理在100℃-120℃的热油中进行，浸泡时间约为50-60分钟。

本发明揭示了一种高强度铁碳合金材料，其特点是：该铁碳合金材料成分配制合理，成本适中，制备工艺简便，制得的零件具有良好的综合力学性能，且强度性能突出，特别适合于制备各类结构复杂，长时间受交变应力作用的结构零件，有效的扩展了铁碳合金材料的应用范围。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims

1.一种高强度铁碳合金材料，其特征在于，该铁碳合金材料的主要成分及其百分含量配比为：纯铁粉93%-95%、石墨粉0.08%-0.12%、铬粉0.15%-0.2%、钛粉0.6%-0.8%、硅粉1.2%-1.5%、锰粉3%-5%，S、P杂质的总含量控制在0.05%以下。

2.根据权利要求1所述的高强度铁碳合金材料，其特征在于，所述的铁碳合金材料的主要成分及其百分含量配比为：纯铁粉93%-94.3%、石墨粉0.08%-0.1%、铬粉0.18%-0.2%、钛粉0.7%-0.8%、硅粉1.3%-1.4%、锰粉4%-4.5%。

3.根据权利要求1所述的高强度铁碳合金材料，其特征在于，所述的纯铁粉的平均颗粒直径约为8-10um。

4.根据权利要求1所述的高强度铁碳合金材料，其特征在于，所述的石墨粉的平均颗粒直径约为5-7um。

5.根据权利要求1所述的高强度铁碳合金材料，其特征在于，所述的铬粉的平均颗粒直径约为0.22-0.25um。

6.根据权利要求1所述的高强度铁碳合金材料，其特征在于，所述的钛粉的平均颗粒直径约为0.12-0.15um。

7.根据权利要求1所述的高强度铁碳合金材料，其特征在于，所述的硅粉的平均颗粒直径约为1-2um。

8.根据权利要求1所述的高强度铁碳合金材料，其特征在于，所述的锰粉的平均颗粒直径约为2um。