一種高硬度合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種高硬度合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳3.5-3.7、硅1.1-1.3、錳7.0-7.2、鉬0.02-0.05、銅1.6-1.8、鎳2.4-2.6、釩0.006-0.009、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發(fā)明通過(guò)使用錳、鎳、鉬等原料組合，合理設(shè)置配比和生產(chǎn)工藝，合理設(shè)置投放次序，形成的合金材料具有較好的綜合力學(xué)性能，尤其具有很高強(qiáng)度和硬度高，同時(shí)又具有優(yōu)良的耐磨性能、耐腐蝕性、耐熱性；并使用部分廢鐵作為原料，提高合金的質(zhì)量穩(wěn)定均一；適合用于工具、刀具等。通過(guò)加入精煉劑，氣孔度降低1-2度。
【專利說(shuō)明】一種高硬度合金鋼材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種高硬度合金鋼材料及其制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]合金鋼的發(fā)展已經(jīng)有100多年的歷史了，到目前為止，多種多樣的合金鋼在工業(yè)上被應(yīng)用，主要有以下類型:調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、工具鋼、高速鋼、模具鋼、高中低碳合金鋼等，目前為止，雖然合金鋼技術(shù)得到很大發(fā)展，但是，仍有很多問(wèn)題存在，如耐磨度、硬度、防銹性能、耐腐蝕性能、耐高低溫性能、脆性、韌性、成本等不能兼顧，在很多場(chǎng)合還不能滿足生產(chǎn)的要求，還需要進(jìn)一步改進(jìn)，以提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高安全性，為高精尖技術(shù)發(fā)展提供保障，為社會(huì)發(fā)展提供動(dòng)力，任務(wù)還很艱巨。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高硬度合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有極高的硬度和耐大氣腐蝕性。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高硬度合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為--碳
3.5-3.7 、硅 1.1-1.3、錳 7.0-7.2、鑰 0.02-0.05、銅 1.6-1.8、鎳 2.4-2.6、釩 0.006-0.009、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。
[0005]所述的高硬度合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(1)、將生鐵與廢鐵按3:1比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)來(lái)源；進(jìn)行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、錳、釩；(2)鑰、銅；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為10-12分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200_230°C /小時(shí)速率升溫至920_930°C，保溫3-4小時(shí)；再以140-160°C/小時(shí)速率降溫至630-650°C，保溫40-60分鐘；再以100_120°C /小時(shí)速率降溫至330-350°C，保溫2-3小時(shí)；再以150_170°C /小時(shí)速率升溫至530_550°C，保溫2-3小時(shí)，取出空冷即得。
[0007]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、粘土 13-16、輕質(zhì)碳酸鈣
2-3、二氧化硅2-3、氧化鋅1-2、硅灰石粉3-4、氫氧化鎂10-12、硅藻土 4_5、氫氧化鋁8_10、玉石粉3-4、蒙脫石l-2、BaC03 3-4,BaF2 2-3 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量
2-3%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、1-2%的納米碳粉，混合均勻后，在8_15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3-4小時(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明通過(guò)使 用錳、鎳、鑰等原料組合，合理設(shè)置配比和生產(chǎn)工藝，合理設(shè)置投放次序，形成的合金材料具有較好的綜合力學(xué)性能，尤其具有很高強(qiáng)度和硬度高，同時(shí)又具有優(yōu)良的耐磨性能、耐腐蝕性、耐熱性；并使用部分廢鐵作為原料，提高合金的質(zhì)量穩(wěn)定均一；適合用于工具、刀具等。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，得到有效的控制，不會(huì)在鑄件表面產(chǎn)生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級(jí)左右。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種高硬度合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為--碳3.5-3.7、硅 1.1-1.3、錳 7.0-7.2、鑰 0.02-0.05、銅 1.6-1.8、鎳 2.4-2.6、釩 0.006-0.009,P^0.030、S≤0.030、余量為鐵。
[0010]所述的高硬度合金鋼材料的生產(chǎn)方法:
(1)、將生鐵與廢鐵按3:1比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)來(lái)源；進(jìn)行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、錳、釩；(2)鑰、銅；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為11分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以2201:/小時(shí)速率升溫至9251:，保溫3.5小時(shí)；再以150°C /小時(shí)速率降溫至640°C，保溫50分鐘；再以110°C /小時(shí)速率降溫至340°C，保溫2.5小時(shí)；再以160°C /小時(shí)速率升溫至540°C，保溫2.5小時(shí)，取出空冷即得。
[0012]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉4、粘土 13、輕質(zhì)碳酸鈣2、二氧化硅3、氧化鋅1、硅灰石粉4、氫氧化鎂12、硅藻土 4、氫氧化鋁8、玉石粉3、蒙脫石2、BaC03 3、BaF2 2 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量2-3%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、l-2%的納米碳粉，混合均勻后，在8-15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3-4小時(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0013]本發(fā)明高硬度合金鋼材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度998MPa，屈服強(qiáng)度923MPa，延伸率13%，斷面收縮率21 %，沖擊吸收功48J，沖擊韌性58J/cm2，硬度295HB。
【權(quán)利要求】
1.一種高硬度合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 3.5-3.7、硅 1.1-1.3、錳 7.0-7.2、鑰 0.02-0.05、銅 1.6-1.8、鎳 2.4-2.6、釩.0.006-0.009、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (1)、將生鐵與廢鐵按3:1比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)來(lái)源；進(jìn)行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等； (2)、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、錳、釩；(2)鑰、銅；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為10-12分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高硬度合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200-230 °C /小時(shí)速率升溫至920-930 V，保溫3_4小時(shí)；再以140-160°C /小時(shí)速率降溫至630-650°C，保溫40-60分鐘；再以100_120°C /小時(shí)速率降溫至330-350°C，保溫2-3小時(shí)；再以150_170°C /小時(shí)速率升溫至530_550°C，保溫2_3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高硬度合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、粘土 13-16、輕質(zhì)碳酸鈣2-3、二氧化硅2-3、氧化鋅1-2、硅灰石粉3-4、氫氧化鎂10-12、硅藻土 4-5、氫氧化鋁8-10、玉石粉3_4、蒙脫石.l-2、BaC03 3-4、BaF2 2_3 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量2-3%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、l-2%的納米碳 粉，混合均勻后，在8-15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒.3-4小時(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號(hào)】C22C38/16GK103667916SQ201310550067
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】梅百榮, 徐志勇 申請(qǐng)人:銅陵安東鑄鋼有限責(zé)任公司