CN104726802A - 一种用于电梯的弹簧钢材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电梯的弹簧钢材料及其制备方法，上述用于电梯的弹簧钢材料，由包含以下重量份的组分制成：铁87-93.5份、聚丙烯腈基碳纤维2-3份、Mn1.1-1.5份、Cr0.9-1.2份、B2O30.2-0.5份、Nb0.02-0.8份、电气石粉0.02-0.08份。本发明还提供了上述用于电梯的弹簧钢材料的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于电梯用材料领域，特别涉及一种用于电梯的弹簧钢材料及其制备方法。
背景技术
弹簧钢是一种有着良好的弹性，能在动载荷环境条件下反复作用工作的特殊钢材，有着足够的韧性、力学强度和塑性，可以进行重复性伸缩，并在一定的冲击力作用下不会突然脆断，因此多用于制造弹簧和弹性元件的钢。弹簧钢的弹性取决于其弹性变形的能力，即在规定的范围之内，弹性变形的能力使其承受一定的载荷，在载荷去除之后不出现永久变形。同时，弹簧钢也需要一定的力学强度，从而能在承受重载荷时不引起塑性变形，有较高的疲劳强度，在载荷下具有长的使用寿命。
弹簧钢力学性能主要取决于热处理工艺，而热处理工艺也主要根据所用材料来决定，弹簧钢高强度的一个因素是充分发挥合金元素的作用，从而达到较好的效果，现有的热处理工艺由于在高温下的时间过长，会造成有效成分的流失，以使获得的弹簧钢的各方面性能下降。
发明内容
针对上述的需求，本发明特别提供了一种用于电梯的弹簧钢材料及其制备方法，本发明的弹簧钢材料可被用于电梯结构中，当电梯出现超速、断绳等故障事，对电梯起到良好的安全保护作用，起到良好的缓冲作用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于电梯的弹簧钢材料，由包含以下重量份的组分制成：
所述组分还包括La2O30-1.1重量份。
所述组分还包括偏硅酸钠0-0.1重量份。
所述聚丙烯腈基碳纤维的直径为7.1-8.9微米。
所述Mn为1.1-1.2重量份。
所述铁为铁粉。
一种用于电梯的弹簧钢材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将铁87-93.5重量份、Mn1.1-1.5重量份、Cr 0.9-1.2重量份、B2O30.2-0.5重量份、Nb0.02-0.8重量份、电气石粉0.02-0.08重量份、La2O30-1.1重量份和偏硅酸钠0-0.1重量份，加入水中，送入球磨机中球磨，烘干，在10-12Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下900-1000℃进行烧结2-3小时，将烧结后的物料粉碎后过250-300目筛；
(2)将聚丙烯腈基碳纤维2-3重量份、加入步骤(1)的产物中，加热，混合均匀；
(3)将步骤(2)中的混合物装入模具，压制成坯，将压坯放在烧结炉中，以20℃/分钟速率升温至400℃条件下烧结1-2小时；
(4)将步骤(3)中的产物以10℃/分钟速率升温至1075-1160℃条件下烧结1-1.5小时，最后置于空气中冷却至室温，得到用于电梯的弹簧钢材料。
所述步骤(2)中的加热温度为55-65℃。
所述步骤(2)中的混合速率为500-600转/分钟。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
(1)本发明制得的用于电梯的弹簧钢材料加入了聚丙烯腈基碳纤维、Mn等组分，使其在改善材料的韧性和弹性的同时，很大程度提高了该弹簧钢的力学强度，减少了淬火开裂的现象，得到优良的热处理性能，降低钢的过热敏感性。
(2)本发明的用于电梯的弹簧钢材料，在整个制备过程中未加入矾这种价格较高的金属，从而降低了成本，并且反应温度较低，制备过程更加节能环保。
(3)本发明利用球磨技术，在保证材料力学性能的同时，能使各组分更好的融合，使弹簧钢材料性能均匀，同时减少了材料中微结构的缺陷存在的风险，应用于电梯的材料中，其安全性也更高。
(3)本发明的制备方法简单，制备条件易获得，易于工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
(1)将铁粉87kg、Mn1.1kg、Cr 0.9kg、B2O30.2kg、Nb0.02kg和电气石粉0.02kg，加入水中，送入球磨机中球磨，烘干，在10Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下90℃进行烧结2小时，将烧结后的物料粉碎后过250目筛；
(2)将直径为8.9微米的聚丙烯腈基碳纤维2kg、加入步骤(1)的产物中，在65℃下加热，以500转/分钟的速率混合均匀；
(3)将步骤(2)中的混合物装入模具，压制成坯，将压坯放在烧结炉中，以20℃/分钟速率升温至400℃条件下烧结2小时；
(4)将步骤(3)中的产物以10℃/分钟速率升温至1075℃条件下烧结1小时，最后置于空气中冷却至室温，得到用于电梯的弹簧钢材料。
制得弹簧钢材料的性能测试结果如表1所示。
实施例2
(1)将铁粉87kg、Mn1.5kg、Cr 0.9kg、B2O30.5kg、Nb0.02kg和电气石粉0.02kg，加入水中，送入球磨机中球磨，烘干，在10Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下900℃进行烧结2小时，将烧结后的物料粉碎后过250目筛；
(2)将直径为8.9微米的聚丙烯腈基碳纤维2kg、加入步骤(1)的产物中，在65℃下加热，以500转/分钟的速率混合均匀；
(3)将步骤(2)中的混合物装入模具，压制成坯，将压坯放在烧结炉中，以20℃/分钟速率升温至400℃条件下烧结2小时；
(4)将步骤(3)中的产物以10℃/分钟速率升温至1075℃条件下烧结1小时，最后置于空气中冷却至室温，得到用于电梯的弹簧钢材料。
制得弹簧钢材料的性能测试结果如表1所示。
实施例3
(1)将铁粉93.5kg、Mn1.5kg、Cr 1.2kg、B2O30.5kg、Nb0.8kg、电气石粉0.08kg、La2O31.1kg和偏硅酸钠0.1kg，加入水中，送入球磨机中球磨，烘干，在12Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下1000℃进行烧结3小时，将烧结后的物料粉碎后过300目筛；
(2)将直径为7.1微米的聚丙烯腈基碳纤维3kg、加入步骤(1)的产物中，在55℃下加热，以600转/分钟的速率混合均匀；
(3)将步骤(2)中的混合物装入模具，压制成坯，将压坯放在烧结炉中，以20℃/分钟速率升温至400℃条件下烧结1小时；
(4)将步骤(3)中的产物以10℃/分钟速率升温至1160℃条件下烧结1.5小时，最后置于空气中冷却至室温，得到用于电梯的弹簧钢材料。
制得弹簧钢材料的性能测试结果如表1所示。
实施例4
(1)将铁粉93.5kg、Mn1.5kg、Cr 1.2kg、B2O30.5kg、Nb0.8kg、电气石粉0.08kg和偏硅酸钠0.1kg，加入水中，送入球磨机中球磨，烘干，在12Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下1000℃进行烧结3小时，将烧结后的物料粉碎后过300目筛；
(2)将直径为7.1微米的聚丙烯腈基碳纤维3kg、加入步骤(1)的产物中，在55℃下加热，以600转/分钟的速率混合均匀；
(3)将步骤(2)中的混合物装入模具，压制成坯，将压坯放在烧结炉中，以20℃/分钟速率升温至400℃条件下烧结1小时；
(4)将步骤(3)中的产物以10℃/分钟速率升温至1160℃条件下烧结1.5小时，最后置于空气中冷却至室温，得到用于电梯的弹簧钢材料。
制得弹簧钢材料的性能测试结果如表1所示。
实施例5
(1)将铁粉90kg、Mn1.2kg、Cr1kg、B2O30.3kg、Nb0.4kg、电气石粉0.05kg、La2O30.1kg和偏硅酸钠0.1kg，加入水中，送入球磨机中球磨，烘干，在12Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下950℃进行烧结2小时，将烧结后的物料粉碎后过250目筛；
(2)将直径为8微米的聚丙烯腈基碳纤维2kg、加入步骤(1)的产物中，在60℃下加热，以550转/分钟的速率混合均匀；
(3)将步骤(2)中的混合物装入模具，压制成坯，将压坯放在烧结炉中，以20℃/分钟速率升温至400℃条件下烧结1小时；
(4)将步骤(3)中的产物以10℃/分钟速率升温至1100℃条件下烧结1小时，最后置于空气中冷却至室温，得到用于电梯的弹簧钢材料。
制得弹簧钢材料的性能测试结果如表1所示。
表1
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 拉伸强度(MPa) | 1445 | 1516 | 1818 | 1928 | 1851 |
| 硬度 | HRC37 | HRC45 | HRC52 | HRC62 | HRC59 |
本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于电梯的弹簧钢材料，其特征在于，由包含以下重量份的组分制成：
铁 87-93.5份，
聚丙烯腈基碳纤维 2-3份，
Mn 1.1-1.5份，
Cr 0.9-1.2份，
B2O3 0.2-0.5份，
Nb 0.02-0.8份，
电气石粉 0.02-0.08份。
2.根据权利要求1所述用于电梯的弹簧钢材料，其特征在于，所述组分还包括La2O30-1.1重量份。
3.根据权利要求1所述用于电梯的弹簧钢材料，其特征在于，所述组分还包括偏硅酸钠0-0.1重量份。
4.根据权利要求1所述用于电梯的弹簧钢材料，其特征在于，所述聚丙烯腈基碳纤维的直径为7.1-8.9微米。
5.根据权利要求1所述用于电梯的弹簧钢材料，其特征在于，所述Mn为1.1-1.2重量份。
6.根据权利要求1所述用于电梯的弹簧钢材料，其特征在于，所述铁为铁粉。
7.一种用于电梯的弹簧钢材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将铁87-93.5重量份、Mn1.1-1.5重量份、Cr 0.9-1.2重量份、B2O30.2-0.5重量份、Nb0.02-0.8重量份、电气石粉0.02-0.08重量份、La2O30-1.1重量份和偏硅酸钠0-0.1重量份，加入水中，送入球磨机中球磨，烘干，在10-12Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下900-1000℃进行烧结2-3小时，将烧结后的物料粉碎后过250-300目筛；
(2)将聚丙烯腈基碳纤维2-3重量份、加入步骤(1)的产物中，加热，混合均匀；
(3)将步骤(2)中的混合物装入模具，压制成坯，将压坯放在烧结炉中，以20℃/分钟速率升温至400℃条件下烧结1-2小时；
(4)将步骤(3)中的产物以10℃/分钟速率升温至1075-1160℃条件下烧结1-1.5小时，最后置于空气中冷却至室温，得到用于电梯的弹簧钢材料。
8.根据权利要求7所述的用于电梯的弹簧钢材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的加热温度为55-65℃。
9.根据权利要求7所述的用于电梯的弹簧钢材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的混合速率为500-600转/分钟。
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| CN105543728A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-05-04 | 无锡普瑞明思机械制造有限公司 | 一种用于弹簧的复合机械材料 |
| CN107488821A (zh) * | 2017-09-15 | 2017-12-19 | 安徽红桥金属制造有限公司 | 一种具有高屈服强度的油封弹簧及其生产工艺 |
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