CN105861957A - 一种高强度高耐磨合金钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度高耐磨合金钢及其制备方法,成分按照以下质量百分比组成:碳:0.20‑0.45%,锰:0.3‑1.8%,铬:0.1‑1.5%,硅:0.1‑0.6%,镍:0.05‑0.25%,磷:0.001‑0.005%,硫0.001‑0.005%,钛:0.05‑0.35%,钨:0.01‑0.05%,铜:0.005‑0.025%,锑:0.001‑0.005%,铝:0.01‑0.03%,砷:0.001‑0.003%,铋:0.001‑0.003%,镧系元素:0.01‑0.15%,钇:0.001‑0.003%,钪:0.001‑0.005%,余量为铁,通过特定的生产工艺,产品强度高耐磨性好。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域,具体涉及一种高强度高耐磨合金钢及其制备方法。
背景技术
合金钢主要成分为铁、碳,辅以加入其他的合金元素,就叫合金钢,在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素而构成的铁碳合金,根据添加元素的不同,并采取适当的加工工艺,可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能;
碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性;
硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,硅量增加,会降低钢的焊接性能;
锰(Mn):在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能;
磷(P):在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏;
硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹;
铬(Cr):在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性;
镍(Ni):镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力;
钼(Mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力;
钛(Ti):钛是钢中强脱氧剂,它能使钢的内部组织致密,细化晶粒力;降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能;
钒(V):钒是钢的优良脱氧剂,钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力;
钨(W):钨熔点高,比重大,是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨,可显著提高红硬性和热强性,作切削工具及锻模具用;
铌(Nb):铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力;
钴(Co):钴是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料;
铜(Cu):铜能提高强度和韧性,特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆;
铝(Al):铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性;
硼(B):钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能,提高强度;
氮(N):氮能提高钢的强度,低温韧性和焊接性,增加时效敏感性;
稀土:稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。这些元素都是金属,但他们的氧化物很象“土”,所以习惯上称稀土;
在生产生活中,钢材被人们广泛使用,但某些钢材在特定的环境和用途中存在一定的缺陷,不同元素含量的钢材具有不同的性能,特别是球磨设备及货叉等对耐磨性、抗冲击性及韧性具有一定的要求,普通的钢材在冲击、挤压条件下易发生弯曲变形,导致脆性开裂,且磨损严重导致设备无法正常使用。
发明内容
针对以上叙述存在的耐磨、韧性、耐冲击性等问题,本发明目的在于提供一种高强度高耐磨合金钢及其制备方法,实现高耐磨、高强度且兼具较高的抗冲击等力学性能,用于生产的高强度高耐磨合金钢产品。
为了实现上述发明的目的,本发明采用的技术方案如下:
一种高强度高耐磨合金钢及其制备方法,具体成分按照以下质量百分比组成:碳:0.20-0.45%,锰:0.3-1.8%,铬:0.1-1.5%,硅:0.1-0.6%,镍:0.05-0.25%,磷:0.001-0.005%,硫0.001-0.005%,钛:0.05-0.35%,钨:0.01-0.05%,铜:0.005-0.025%,锑:0.001-0.005%,铝:0.01-0.03%,砷:0.001-0.003%,铋:0.001-0.003%,镧系元素:0.01-0.15%,钇:0.001-0.003%,钪:0.001-0.005%,余量为铁。
本发明所述部分因熔点较高导致无法融化或者因其与氧接触易氧化生成更高熔点氧化物,部分元素采用中间合金体的模式进行添加,以提升添加元素的利用率,降低损耗。
一种高强度高耐磨合金钢及其制备方法,其主要制备步骤如下:
(1)、根据元素成分组成按照质量百分比要求,取碳:0.20-0.45%,锰:0.3-1.8%,铬:0.1-1.5%,硅:0.1-0.6%,镍:0.05-0.25%,磷:0.001-0.005%,硫0.001-0.005%,钛:0.05-0.35%,钨:0.01-0.05%,铜:0.005-0.025%,锑:0.001-0.005%,铝:0.01-0.03%,砷:0.001-0.003%,铋:0.001-0.003%,,镧系元素:0.01-0.15%,钇:0.001-0.003%,钪:0.001-0.005%,其余为铁作为原料备用;
(2)、先将中频感应电炉中加入适量的铁,升温至1550-1650摄氏度,按照上述比例依次加入各种元素,其中铬以中间合金体的形式加入,升温至1750-1850摄氏度,保温5-10分钟;
(3)、对熔化的液体进行搅拌均匀化处理,进行除杂质处理,温度控制在1580-1620摄氏度,保温处理2-5分钟;
(4)、对成型模具进行烘干干燥处理,确保无水分,将其温度升至220-350摄氏度;
(5)、将中频炉内的熔化的液体温度控制在1510-1560摄氏度,快速出炉,将溶液倒入成型模具内,进行浇铸处理;
(6)、经过自然冷却得到合金钢产品。
本发明的优点在于:严格控制磷、硫、砷、铋的含量:降低钢的冷脆性,使焊接性能变强,降低热脆性,增加钢的延展性和韧性,加入一定量的铬,显著提高强度、硬度和耐磨性,同时适量控制碳、锰、铬、钼、硅、镍、钛、钨、铜、锑、铝,少量的添加稀土镧系元素改善合金钢的性能,使合金钢可在低成本下达到良好的强度、韧性、耐磨性及焊接性相结合的综合性能。
具体实施方式
实施例1
一种高强度高耐磨合金钢及其制备方法,其主要制备步骤如下:
(1)、根据元素成分组成按照质量百分比要求,取碳:0.20%,锰:0.3%,铬:0.1%,硅:0.1%,镍:0.05%,磷:0.001%,硫0.001%,钛:0.05%,钨:0.01%,铜:0.005%,锑:0.001%,铝:0.01%,砷:0.001%,铋:0.001%,镧系元素:0.01%,其中镧系元素为镧,钇:0.001%,钪:0.001%,其余为铁作为原料备用;
(2)、先将中频感应电炉中加入适量的铁,升温至1550摄氏度,按照上述比例依次加入各种元素,其中铬以中间合金体的形式加入,升温至1750摄氏度,保温5分钟;
(3)、对熔化的液体进行搅拌均匀化处理,进行除杂质处理,温度控制在1580摄氏度,保温处理2分钟;
(4)、对成型模具进行烘干干燥处理,确保无水分,将其温度升至220摄氏度;
(5)、将中频炉内的熔化的液体温度控制在1510摄氏度,快速出炉,将溶液倒入成型模具内,进行浇铸处理;
(6)、经过自然冷却得到合金钢产品。
实施例2
一种高强度高耐磨合金钢及其制备方法,其主要制备步骤如下:
(1)、根据元素成分组成按照质量百分比要求,取碳:0.45%,锰:1.8%,铬:1.5%,硅:0.6%,镍:0.25%,磷:0.001%,硫0.001%,钛:0.05%,钨:0.01%,铜:0.005%,锑:0.001%,铝:0.01%,砷:0.001%,铋:0.001%,镧系元素:0.05%,其中镧系元素为镧,钇:0.002%,钪:0.002%,其余为铁作为原料备用;
(2)、先将中频感应电炉中加入适量的铁,升温至1590摄氏度,按照上述比例依次加入各种元素,其中铬以中间合金体的形式加入,升温至1750摄氏度,保温8分钟;
(3)、对熔化的液体进行搅拌均匀化处理,进行除杂质处理,温度控制在1580摄氏度,保温处理2分钟;
(4)、对成型模具进行烘干干燥处理,确保无水分,将其温度升至280摄氏度;
(5)、将中频炉内的熔化的液体温度控制在1550摄氏度,快速出炉,将溶液倒入成型模具内,进行浇铸处理;
(6)、经过自然冷却得到合金钢产品。
实施例3
一种高强度高耐磨合金钢及其制备方法,其主要制备步骤如下:
(1)、根据元素成分组成按照质量百分比要求,取碳:0.22%,锰:0.5%,铬:0.2%,硅:0.3%,镍:0.08%,磷:0.001%,硫0.001%,钛:0.07%,钨:0.03%,铜:0.006%,锑:0.002%,铝:0.02%,砷:0.001%,铋:0.001%,镧系元素:0.01-0.15%,其中镧系元素为镧,钇:0.002%,钪:0.002%,其余为铁作为原料备用;
(2)、先将中频感应电炉中加入适量的铁,升温至1560摄氏度,按照上述比例依次加入各种元素,其中铬以中间合金体的形式加入,升温至1780摄氏度,保温8分钟;
(3)、对熔化的液体进行搅拌均匀化处理,进行除杂质处理,温度控制在1580摄氏度,保温处理5分钟;
(4)、对成型模具进行烘干干燥处理,确保无水分,将其温度升至300摄氏度;
(5)、将中频炉内的熔化的液体温度控制在1520摄氏度,快速出炉,将溶液倒入成型模具内,进行浇铸处理;
(6)、经过自然冷却得到合金钢产品。
通过严格控制磷、硫、砷、铋的含量,加入一定量的铬,显著提高强度、硬度和耐磨性,同时适量控制碳、锰、铬、钼、硅、镍、钛、钨、铜、锑、铝,少量的添加稀土镧系元素改善合金钢的性能,上述实施例3具有较好的效果,使合金钢可在低成本下达到良好的强度、韧性、耐磨性及焊接性相结合的综合性能。
Claims (2)
1.一种高强度高耐磨合金钢及其制备方法,其特征在于,具体成分按照以下质量百分比组成:碳:0.20-0.45%,锰:0.3-1.8%,铬:0.1-1.5%,硅:0.1-0.6%,镍:0.05-0.25%,磷:0.001-0.005%,硫0.001-0.005%,钛:0.05-0.35%,钨:0.01-0.05%,铜:0.005-0.025%,锑:0.001-0.005%,铝:0.01-0.03%,砷:0.001-0.003%,铋:0.001-0.003%,镧系元素:0.01-0.15%,钇:0.001-0.003%,钪:0.001-0.005%,余量为铁。
2.根据权利要求1所述,一种高强度高耐磨合金钢及其制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、根据元素成分组成按照质量百分比要求,取碳:0.20-0.45%,锰:0.3-1.8%,铬:0.1-1.5%,硅:0.1-0.6%,镍:0.05-0.25%,磷:0.001-0.005%,硫0.001-0.005%,钛:0.05-0.35%,钨:0.01-0.05%,铜:0.005-0.025%,锑:0.001-0.005%,铝:0.01-0.03%,砷:0.001-0.003%,铋:0.001-0.003%,镧系元素:0.01-0.15%,钇:0.001-0.003%,钪:0.001-0.005%,其余为铁作为原料备用;
(2)、先将中频感应电炉中加入适量的铁,升温至1550-1650摄氏度,按照上述比例依次加入各种元素,其中铬以中间合金体的形式加入,升温至1750-1850摄氏度,保温5-10分钟;
(3)、对熔化的液体进行搅拌均匀化处理,进行除杂质处理,温度控制在1580-1620摄氏度,保温处理2-5分钟;
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160817 |