CN106834968A - 一种超硬钢材料及超硬钢管的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超硬钢材料及超硬钢管的热处理工艺，超硬钢包括，碳0.2～0.5％、硅0.5‑0.6％、铬1～1.5％、钼1～1.8％、镍2～3％、铼0.34‑0.4％、氮化硅2.8‑8％、碳化硅2.5‑5％、磷≤0.03％、硫≤0.02％，余量为铁，为进一步提高钢材料的硬度和韧性，还提供一种超硬钢管的热处理工艺，包括以下步骤，超硬钢材料制备成钢管；将钢管进行正火处理，850‑870℃下保温35‑110分钟；将钢管进行淬火处理：升温至700‑790℃下保温25‑70分钟，继续升温至810‑880℃保温25‑70分钟；将钢管进行回火处理：630‑650℃下保温150‑570分钟，使钢管的硬度和韧性得到大幅提高。

Description

一种超硬钢材料及超硬钢管的热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种钢材料，特别涉及一种超硬钢材料及超硬钢管的热处理工艺。
背景技术
钢铁材料广泛应用在建筑、桥梁、造船、车辆等领域中，钢材的使用环境条件复杂，对钢的应用提出各种各样的要求，如铁路车辆的硬度性能、船壳及海上石油平台用钢的硬度等都会涉及到钢的硬度问题。另一领域，至目前止，民用工具、农具、刀具等用具由于缺少真正有效的硬而韧的制造钢材，致使以上传统用具在制作后硬度低了不锋利、易磨损，硬度高了在使用中又易缺陷，或者两者兼得又造价过高，广大使用者难以承受，它严重地制约了民用刀具等的高效使用，因此，硬且具有一定韧性的钢材具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种超硬钢材料及超硬钢管的热处理工艺，提供钢材料的硬度和韧性。
本发明的技术方案为：一种超硬钢材料，超硬钢包括，碳0.2～0.5％，有助于提高钢材料的屈服点和抗拉强度，硅0.5-0.6％，有助于提高钢材料的弹性极限、屈服点和抗拉强度，铬1～1.5％，有助于提高强度、硬度和耐磨性，钼1～1.8％，能使钢材料晶粒细化，同时提高淬透性，镍2～3％，有助于提高钢的强度，且能保持良好的塑性和韧性，铼0.34-0.4％，铼与钼、铬协同作用，提高钢材料的强度和耐磨性，氮化硅2.8-8％，主要提高钢材料硬度，碳化硅2.5-5％，主要提高钢材料硬度，磷≤0.03％，硫≤0.02％，余量为铁。
优选地，一种超硬钢材料，其特征在于：超硬钢包括，碳0.3％，有助于提高钢材料的屈服点和抗拉强度，硅0.55％，有助于提高钢材料的弹性极限、屈服点和抗拉强度，铬1.3％，有助于提高强度、硬度和耐磨性，钼1.3％，能使钢材料晶粒细化，同时提高淬透性，镍2.3％，有助于提高钢的强度，且能保持良好的塑性和韧性，铼0.35％，铼与钼、铬协同作用，提高钢材料的强度和耐磨性，氮化硅5％，主要提高钢材料硬度，碳化硅3％，主要提高钢材料硬度，磷≤0.03％，硫≤0.02％，余量为铁。
优选地，氮化硅颗粒的粒度为30～45nm，选择合适颗粒的氮化硅，有助于进一步提高钢材料的硬度。
优选地，碳化硅颗粒的粒度为30～45nm，选择合适颗粒的碳化硅，有助于进一步提高钢材料的硬度。
为进一步提高钢材料的硬度和韧性，本发明还提供一种超硬钢管的热处理工艺，包括以下步骤：
超硬钢材料制备成钢管；
将钢管进行正火处理，850-870℃下保温35-110分钟；
将钢管进行淬火处理：升温至700-790℃下保温25-70分钟，继续升温至810-880℃保温25-70分钟；
将钢管进行回火处理：630-650℃下保温150-570分钟；
其中，保温时间根据超硬钢管的壁厚进行计算，计算公式为：
H＝10+AX，其中H为保温时间，单位为分钟，A为系数，X为钢管壁厚，单位为厘米。
通过上述技术方案，钢管的硬度和韧性进一步增强。
优选地，当进行正火处理时，A为50，当进行淬火处理时，A为30，当进行回火处理时，A为280。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。
实施例1
一种超硬钢材料，超硬钢包括，碳0.3％，有助于提高钢材料的屈服点和抗拉强度，硅0.55％，有助于提高钢材料的弹性极限、屈服点和抗拉强度，铬1.3％，有助于提高强度、硬度和耐磨性，钼1.3％，能使钢材料晶粒细化，同时提高淬透性，镍2.3％，有助于提高钢的强度，且能保持良好的塑性和韧性，铼0.35％，铼与钼、铬协同作用，提高钢材料的强度和耐磨性，氮化硅5％，主要提高钢材料硬度，碳化硅3％，主要提高钢材料硬度，磷≤0.03％，硫≤0.02％，余量为铁。
优选地，氮化硅颗粒的粒度为30nm，选择合适颗粒的氮化硅，有助于进一步提高钢材料的硬度。
优选地，碳化硅颗粒的粒度为30nm，选择合适颗粒的碳化硅，有助于进一步提高钢材料的硬度。
为进一步提高钢材料的硬度和韧性，本发明还提供一种超硬钢管的热处理工艺，包括以下步骤：
超硬钢材料制备成钢管；
将钢管进行正火处理，850℃下保温35分钟；
将钢管进行淬火处理：升温至700℃下保温25分钟，继续升温至810℃保温25分钟；
将钢管进行回火处理：630℃下保温150分钟；
其中，保温时间根据超硬钢管的壁厚进行计算，计算公式为：
H＝10+AX，其中H为保温时间，单位为分钟，A为系数，X为钢管壁厚，单位为厘米。
通过上述技术方案，钢管的硬度和韧性进一步增强。
上述保温时间计算以壁厚为0.5厘米为例，当进行正火处理时，A为50，当进行淬火处理时，A为30，当进行回火处理时，A为280，选定具体系数是在多次试验条件下得出的，既能保障热处理过程的充分性，又避免损耗更多的能源，从而使得钢管的硬度性能和强度性能均的到大幅提高。
实施例2
一种超硬钢材料，超硬钢包括，碳0.5％，有助于提高钢材料的屈服点和抗拉强度，硅0.6％，有助于提高钢材料的弹性极限、屈服点和抗拉强度，铬1.5％，有助于提高强度、硬度和耐磨性，钼1.8％，能使钢材料晶粒细化，同时提高淬透性，镍3％，有助于提高钢的强度，且能保持良好的塑性和韧性，铼0.4％，铼与钼、铬协同作用，提高钢材料的强度和耐磨性，氮化硅8％，主要提高钢材料硬度，碳化硅5％，主要提高钢材料硬度，磷≤0.03％，硫≤0.02％，余量为铁。
优选地，氮化硅颗粒的粒度为45nm，选择合适颗粒的氮化硅，有助于进一步提高钢材料的硬度。
优选地，碳化硅颗粒的粒度为45nm，选择合适颗粒的碳化硅，有助于进一步提高钢材料的硬度。
为进一步提高钢材料的硬度和韧性，本发明还提供一种超硬钢管的热处理工艺，包括以下步骤：
超硬钢材料制备成钢管；
将钢管进行正火处理，850℃下保温110分钟；
将钢管进行淬火处理：升温至700℃下保温70分钟，继续升温至810℃保温70分钟；
将钢管进行回火处理：630℃下保温570分钟；
其中，保温时间根据超硬钢管的壁厚进行计算，计算公式为：
H＝10+AX，其中H为保温时间，单位为分钟，A为系数，X为钢管壁厚，单位为厘米。
通过上述技术方案，钢管的硬度和韧性进一步增强。
上述保温时间计算以壁厚为2厘米为例，当进行正火处理时，A为50，当进行淬火处理时，A为30，当进行回火处理时，A为280，选定具体系数是在多次试验条件下得出的，既能保障热处理过程的充分性，又避免损耗更多的能源，从而使得钢管的硬度性能和强度性能均的到大幅提高。

Claims (6)

1.一种超硬钢材料，其特征在于：超硬钢包括，碳0.2～0.5％、硅0.5-0.6％、铬1～1.5％、钼1～1.8％、镍2～3％、铼0.34-0.4％、氮化硅2.8-8％、碳化硅2.5-5％、磷≤0.03％、硫≤0.02％，余量为铁。
2.如权利要求1所述的一种超硬钢材料，其特征在于：超硬钢包括，碳0.3％、硅0.55％、铬1.3％、钼1.3％、镍2.3％、铼0.35％、氮化硅5％、碳化硅3％、磷≤0.03％、硫≤0.02％，余量为铁。
3.如权利要求1或2任一所述的一种超硬钢材料，其特征在于：氮化硅颗粒的粒度为30～45nm。
4.如权利要求1或2任一所述的一种超硬钢材料，其特征在于：碳化硅颗粒的粒度为30～45nm。
5.一种超硬钢管的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将权利要求1-3任一所述的超硬钢材料制备成钢管；
将钢管进行正火处理，850-870℃下保温35-110分钟；
将钢管进行淬火处理：升温至700-790℃下保温25-70分钟，继续升温至810-880℃保温25-70分钟；
将钢管进行回火处理：630-650℃下保温150-570分钟；
其中，保温时间根据超硬钢管的壁厚进行计算，计算公式为：
H＝10+AX，其中H为保温时间，单位为分钟，A为系数，X为钢管壁厚，单位为厘米。
6.如权利要求5所述的一种超硬钢管的热处理工艺，其特征在于，
当进行正火处理时，A为50；
当进行淬火处理时，A为30；
当进行回火处理时，A为280。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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