CN108330377A - 一种高可靠性的低合金钢制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高可靠性的低合金钢制备方法，包括以下步骤：S1、准备低合金钢原料；S2、铁粉置于球磨机中，加球磨助剂进行球磨细化，得细化铁粉；S3、通氮气，将细化铁粉加入到熔炼炉中，再加入碳粉、铬粉、钼粉、锰粉、铝粉、硅粉、镍粉、钴粉、钛粉，加热使各原料熔化，得初熔炼液，向初熔炼液中加入精炼剂精炼，即得低合金钢熔炼液；S4、将低合金钢熔炼液在模具中浇铸，程序降温，依次进行淬火和回火操作，再随炉冷区至200℃后，空冷至室温，即得低合金钢成品。本发明提出的制备方法，原料来源丰富，制备成本低，球磨效率高，球磨时间短，制备效率高，重现性好，可靠性高，制备的低合金钢强度、韧性和综合力学性能好。

Description

一种高可靠性的低合金钢制备方法
技术领域
本发明涉及低合金钢技术领域，尤其涉及一种高可靠性的低合金钢制备方法。
背景技术
普通低合金钢是一种含有少量合金元素的普通合金钢，一般情况下加入的合金总量不高于3.5％，低合金钢的强度较高、综合性能较好，并具有耐腐蚀、耐磨、耐低温以及较好的切削性能和焊接性能，因此被广泛应用于船舶、桥梁、锅炉、压力容器、管道、常规和核能动力设备、各种车辆、重型机械、工程机械、运输起重机械、海洋建筑和高层楼房建筑的领域中。目前制备的低合金钢成品在制备过程中易发生变形和开裂的现象，因此低合金钢成品的重现性差，导致制备方法的可靠性差。基于此，本发明提出一种高可靠性的低合金钢制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高可靠性的低合金钢制备方法。
一种高可靠性的低合金钢制备方法，包括以下步骤：
S1、准备低合金钢原料：准备碳粉、铬粉、钼粉、锰粉、镍粉、钴粉、钛粉和铁粉，备用；
S2、铁粉的球磨细化：将铁粉置于球磨机中，加入球磨助剂，进行球磨细化1～3h，球磨时研磨球和铁粉的质量比为2～3：1，球磨结束即得细化铁粉；
S3、低合金钢的熔炼：以0.65～0.85m3/h的流量向熔炼炉中通入氮气，并持续40min以上，再将步骤S2得到的细化铁粉加入到熔炼炉中，再加入碳粉、铬粉、钼粉、锰粉、铝粉、硅粉、镍粉、钴粉、钛粉，加热使各原料熔化，得初熔炼液，向初熔炼液中加入精炼剂，进行精炼，即得低合金钢熔炼液；
S4、浇铸：将步骤S3制备的低合金钢熔炼液在模具中浇铸，然后以程序降温的方式冷却至室温，再进行温度为700～750℃的淬火操作1次和温度为500～540℃的回火操作40～50min，再随炉冷区至200℃后，空冷至室温，即得低合金钢成品。
优选的，所述研磨球为直径为10mm的钢球与直径为20mm的钢球按照个数比为1～2：1进行组合。
优选的，所述球磨助剂包括以下重量份的原料：十二烷基磺酸钠0.3～0.6份，单硬脂酸甘油醇0.2～0.4份，六偏磷酸钠0.1～0.3份，水10～15份，乙醇40～50份。
优选的，所述球磨助剂包括以下重量份的原料：十二烷基磺酸钠0.4份，单硬脂酸甘油醇0.3份，六偏磷酸钠0.2份，水13份，乙醇45份。
优选的，所述低合金钢熔炼液包括以下重量百分比的原料：C 0.03％～0.06％，Cr0.10％～0.12％，Mo 0.24％～0.38％，Mn 0.09％～0.12％，Al 0.05％～0.08％，Si0.02％～0.06％，Ni 0.40％～0.44％，Co 0.5％～0.8％，Ti 0.06％～0.11％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的，所述程序降温的程序为1～5min以5℃/min的速度降温，6～10min以10℃/min的速度降温，11～15min以15℃/min的速度降温，16min以后以20℃/min的速度降至室温。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明提出的制备方法，在进行熔炼前对铁粉进行球磨细化，以提高铁粉的熔炼速度，而且在球磨过程中加入合理比例的球磨助剂可以缩短球磨时间，提高球磨效率；
2、本发明使用的球磨助剂，以十二烷基磺酸钠、单硬脂酸甘油醇、六偏磷酸钠、水和乙醇为原料，配方合理，在废低碳钢粉末和铁粉中的分散效果好，能显著促进两者的混合，且配方的原料廉价易得，使用成本低；
3、低合金钢的配方合理，熔炼过程耗时短，熔炼后的低合金钢熔炼液的杂质含量少，经过浇铸、程序降温、淬火、回火操作后得到的低合金钢成品的综合力学性能好，采用程序降温的方式可以提高低合金钢的综合力学性能，再配合淬火和回火相结合的方式，进一步提高低合金钢成品的综合力学性能，同时还能提高低合金钢成品的强度和韧性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种高可靠性的低合金钢制备方法，包括以下步骤：
S1、准备低合金钢原料：准备碳粉、铬粉、钼粉、锰粉、镍粉、钴粉、钛粉和铁粉，备用；
S2、铁粉的球磨细化：将铁粉置于球磨机中，加入球磨助剂，进行球磨细化1h，球磨时研磨球和铁粉的质量比为2：1，研磨球为直径为10mm的钢球与直径为20mm的钢球按照个数比为1：1进行组合，球磨结束即得细化铁粉；
S3、低合金钢的熔炼：以0.85m3/h的流量向熔炼炉中通入氮气，并持续40min以上，再将步骤S2得到的细化铁粉加入到熔炼炉中，再按照C 0.03％，Cr 0.12％，Mo 0.32％，Mn0.10％，Al 0.05％，Si 0.046％，Ni 0.44％，Co 0.5％，Ti 0.11％，余量为Fe和不可避免的杂质，向熔炼炉中加入碳粉、铬粉、钼粉、锰粉、铝粉、硅粉、镍粉、钴粉、钛粉，加热使各原料熔化，得初熔炼液，向初熔炼液中加入精炼剂，进行精炼，即得低合金钢熔炼液；
S4、浇铸：将步骤S3制备的低合金钢熔炼液在模具中浇铸，然后按照以下程序降温：1～5min以5℃/min的速度降温，6～10min以10℃/min的速度降温，11～15min以15℃/min的速度降温，16min以后以20℃/min的速度降至室温，冷却至室温后再进行温度为750℃的淬火操作1次和温度为540℃的回火操作50min，再随炉冷区至200℃后，空冷至室温，即得低合金钢成品。
本发明中，球磨助剂包括以下重量份的原料：十二烷基磺酸钠0.3份，单硬脂酸甘油醇0.2份，六偏磷酸钠0.3份，水15份，乙醇40份。
实施例二
本发明提出的一种高可靠性的低合金钢制备方法，包括以下步骤：
S1、准备低合金钢原料：准备碳粉、铬粉、钼粉、锰粉、镍粉、钴粉、钛粉和铁粉，备用；
S2、铁粉的球磨细化：将铁粉置于球磨机中，加入球磨助剂，进行球磨细化2h，球磨时研磨球和铁粉的质量比为3：1，研磨球为直径为10mm的钢球与直径为20mm的钢球按照个数比为1：1进行组合，球磨结束即得细化铁粉；
S3、低合金钢的熔炼：以0.65m3/h的流量向熔炼炉中通入氮气，并持续40min以上，再将步骤S2得到的细化铁粉加入到熔炼炉中，再按照C 0.06％，Cr 0.10％，Mo 0.24％，Mn0.12％，Al 0.08％，Si 0.02％，Ni 0.40％，Co 0.8％，Ti 0.06％，余量为Fe和不可避免的杂质，向熔炼炉中加入碳粉、铬粉、钼粉、锰粉、铝粉、硅粉、镍粉、钴粉、钛粉，加热使各原料熔化，得初熔炼液，向初熔炼液中加入精炼剂，进行精炼，即得低合金钢熔炼液；
S4、浇铸：将步骤S3制备的低合金钢熔炼液在模具中浇铸，然后按照以下程序降温：1～5min以5℃/min的速度降温，6～10min以10℃/min的速度降温，11～15min以15℃/min的速度降温，16min以后以20℃/min的速度降至室温，冷却至室温后再进行温度为700℃的淬火操作1次和温度为500℃的回火操作40min，再随炉冷区至200℃后，空冷至室温，即得低合金钢成品。
本发明中，球磨助剂包括以下重量份的原料：十二烷基磺酸钠0.6份，单硬脂酸甘油醇0.4份，六偏磷酸钠0.1份，水10份，乙醇50份。
实施例三
本发明提出的一种高可靠性的低合金钢制备方法，包括以下步骤：
S1、准备低合金钢原料：准备碳粉、铬粉、钼粉、锰粉、镍粉、钴粉、钛粉和铁粉，备用；
S2、铁粉的球磨细化：将铁粉置于球磨机中，加入球磨助剂，进行球磨细化3h，球磨时研磨球和铁粉的质量比为2：1，研磨球为直径为10mm的钢球与直径为20mm的钢球按照个数比为2：1进行组合，球磨结束即得细化铁粉；
S3、低合金钢的熔炼：以0.75m3/h的流量向熔炼炉中通入氮气，并持续40min以上，再将步骤S2得到的细化铁粉加入到熔炼炉中，再按照C 0.05％，Cr 0.11％，Mo 0.38％，Mn0.09％，Al 0.06％，Si 0.06％，Ni 0.42％，Co 0.6％，Ti 0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质，向熔炼炉中加入碳粉、铬粉、钼粉、锰粉、铝粉、硅粉、镍粉、钴粉、钛粉，加热使各原料熔化，得初熔炼液，向初熔炼液中加入精炼剂，进行精炼，即得低合金钢熔炼液；
S4、浇铸：将步骤S3制备的低合金钢熔炼液在模具中浇铸，然后按照以下程序降温：1～5min以5℃/min的速度降温，6～10min以10℃/min的速度降温，11～15min以15℃/min的速度降温，16min以后以20℃/min的速度降至室温，冷却至室温后再进行温度为730℃的淬火操作1次和温度为520℃的回火操作45min，再随炉冷区至200℃后，空冷至室温，即得低合金钢成品。
本发明中，球磨助剂包括以下重量份的原料：十二烷基磺酸钠0.4份，单硬脂酸甘油醇0.3份，六偏磷酸钠0.2份，水13份，乙醇45份。
对比例一
不进行步骤S2，将铁粉直接加入到熔炼炉中与其他原料进行熔炼，其他制备条件同实施例一，得到对照一组。
对比例二
在球磨过程中加入等质量的常规球磨助剂，其他制备条件同实施例一，得到对照二组。
对实施例一、实施例二、实施例三、对比例一和对比例二制备的低合金钢以及传统方法制备的低合金钢分别进行性能测试，并以传统方法制备的低合金钢的测试结果为标准，衡量实施例一、实施例二、实施例三、对比例一和对比例二的数据，结果见表1。
表1：
表1中，“+”表示相比于传统方法制备的低合金钢的测试结果相应参数提高的百分比数值。
按照实施例一的配方和制备方法进行重复操作6次，并对每次制得的低合金钢成品进行性能测试，以实施例一的结果为标准衡量其他5次的测试结果，结果见表2.
表2：
测试项目 2 3 4 5 6
屈服强度 +0.3 +0.2 +0.1 -0.4 +0.6
抗拉伸强度 +0.2 +0.1 -0.2 +0.3 -0.4
制备效率 -0.4 -0.2 +0.3 +0.4 0
表2中，“+”表示相比于实施例一制备的低合金钢的测试结果相应参数提高的百分比数值
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高可靠性的低合金钢制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准备低合金钢原料：准备碳粉、铬粉、钼粉、锰粉、镍粉、钴粉、钛粉和铁粉，备用；
S2、铁粉的球磨细化：将铁粉置于球磨机中，加入球磨助剂，进行球磨细化1～3h，球磨时研磨球和铁粉的质量比为2～3：1，球磨结束即得细化铁粉；
S3、低合金钢的熔炼：以0.65～0.85m3/h的流量向熔炼炉中通入氮气，并持续40min以上，再将步骤S2得到的细化铁粉加入到熔炼炉中，再加入碳粉、铬粉、钼粉、锰粉、铝粉、硅粉、镍粉、钴粉、钛粉，加热使各原料熔化，得初熔炼液，向初熔炼液中加入精炼剂，进行精炼，即得低合金钢熔炼液；
S4、浇铸：将步骤S3制备的低合金钢熔炼液在模具中浇铸，然后以程序降温的方式冷却至室温，再进行温度为700～750℃的淬火操作1次和温度为500～540℃的回火操作40～50min，再随炉冷区至200℃后，空冷至室温，即得低合金钢成品。
2.根据权利要求1所述的一种高可靠性的低合金钢制备方法，其特征在于，所述研磨球为直径为10mm的钢球与直径为20mm的钢球按照个数比为1～2：1进行组合。
3.根据权利要求1所述的一种高可靠性的低合金钢制备方法，其特征在于，所述球磨助剂包括以下重量份的原料：十二烷基磺酸钠0.3～0.6份，单硬脂酸甘油醇0.2～0.4份，六偏磷酸钠0.1～0.3份，水10～15份，乙醇40～50份。
4.根据权利要求1所述的一种高可靠性的低合金钢制备方法，其特征在于，所述球磨助剂包括以下重量份的原料：十二烷基磺酸钠0.4份，单硬脂酸甘油醇0.3份，六偏磷酸钠0.2份，水13份，乙醇45份。
5.根据权利要求1所述的一种高可靠性的低合金钢制备方法，其特征在于，所述低合金钢熔炼液包括以下重量百分比的原料：C 0.03％～0.06％，Cr 0.10％～0.12％，Mo 0.24％～0.38％，Mn 0.09％～0.12％，Al 0.05％～0.08％，Si 0.02％～0.06％，Ni 0.40％～0.44％，Co 0.5％～0.8％，Ti 0.06％～0.11％，余量为Fe和不可避免的杂质。
6.根据权利要求1所述的一种高可靠性的低合金钢制备方法，其特征在于，所述程序降温的程序为1～5min以5℃/min的速度降温，6～10min以10℃/min的速度降温，11～15min以15℃/min的速度降温，16min以后以20℃/min的速度降至室温。
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