一種高碳合金鋼襯板材料及其制備方法
【專利摘要】一種高碳合金鋼襯板材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳2.2-2.4、硅0.5-0.8、錳4.1-4.4、釩1.3-1.5、鎢2.8-3.4、鈦0.4-0.6、鈷0.1-0.2、硼0.6-0.8、鈮0.2-0.25、釓0.05-0.08、Hf0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。本發(fā)明的合金鋼在高碳鋼的基礎(chǔ)上添加鎢、硼、釓等元素，得到的合金鋼不僅具有高碳鋼極高的硬度、優(yōu)異的耐磨性，而且還具有韌性好、塑性好、紅硬高、耐腐蝕的優(yōu)點。本發(fā)明合金鋼適用于磨損極其嚴(yán)重的礦石機械中，使用壽命延長一倍以上。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，明顯提高成品率。
【專利說明】一種高碳合金鋼襯板材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高碳合金鋼襯板材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】[0002]襯板材料經(jīng)過30多年的發(fā)展，經(jīng)歷了高猛鋼、普通白口鑄鋼、鎳硬鑄鐵、高鉻白口鐵到改性高錳鋼和各種淬火回火工藝的中低合金鋼的發(fā)展階段。目前國內(nèi)的實際應(yīng)用中，依然是高錳鋼一統(tǒng)天下，幾種主流材質(zhì)中，高錳鋼韌性好，但是耐磨性和耐腐蝕性還不理想；高鉻鑄鐵耐磨性好，但韌性又差；中低合金鋼脆性和耐腐蝕性都不達標(biāo)。需要從原材料、工藝等方面研究開發(fā)綜合性能更加優(yōu)異的襯板材料，以提高生產(chǎn)效率，減少磨損，降低成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高碳合金鋼襯板材料及其制備方法，該合金材料具有硬度高，耐磨性好、塑性、韌性好的優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高碳合金鋼襯板材料，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 2.2-2.4、硅 0.5-0.8、錳 4.1-4.4、釩 1.3-1.5、鎢 2.8-3.4、鈦 0.4-0.6、鈷 0.1-0.2、硼0.6-0.8、鈮 0.2-0.25、釓 0.05-0.08、Hf0.04-0.07、S ≤ 0.04、P≤ 0.04、余量為鐵。
[0005]所述的高碳合金鋼襯板材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1-2比例作為鐵基質(zhì)來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序為:(1)硅、鉻、鈦；(2)錳、硼、鈮；
(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為22-25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_220°C /小時速率升溫至500-510°C，保溫60-70分鐘，再以200-220°C /小時速率升溫至700_710°C，再以190_200°C /小時速率降溫至600-610°C，再以200-220°C /小時速率升溫至940-955°C，保溫3-4小時；再以180-1900C /小時速率降溫至600-610°C，再以200-220°C /小時速率升溫至700-710°C，再以180-190°C /小時速率降溫至480-500°C，保溫70-80分鐘；再以170_180°C /小時速率降溫至220-230°C，保溫2-3小時；再以200_220°C /小時速率升溫至330_350°C，再以160-170°C /小時速率降溫至200-210°C，再以180_190°C /小時速率升溫至530_550°C，保溫2-3小時，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30-40、麥飯石1-2、氟化鈣
3-4、氧化鎂6-7、氯化鐵1-2、鉀長石粉2-3、陽起石5_6、硫酸鎂2_3、納米二氧化硅2_3、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、氟硅酸鉀4-5 ;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，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)明的合金鋼在高碳鋼的基礎(chǔ)上添加鎢、硼、釓等元素，得到的合金鋼不僅具有高碳鋼極高的硬度、優(yōu)異的耐磨性，而且還具有韌性好、塑性好、紅硬高、耐腐蝕的優(yōu)點。本發(fā)明使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過二次精煉，合理控制鑄后熱處理溫度，分批投放原料，使合金品質(zhì)更穩(wěn)定均一，提高綜合力學(xué)性能。本發(fā)明合金鋼適用于磨損極其嚴(yán)重的礦石機械中，使用壽命延長一倍以上。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，不會在鑄件表面產(chǎn)生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級左右。
【具體實施方式】
[0009]一種高碳合金鋼襯板材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳
2.2-2.4、硅 0.5-0.8、錳 4.1-4.4、釩 1.3-1.5、鎢 2.8-3.4、鈦 0.4-0.6、鈷 0.1-0.2、硼0.6-0.8、鈮 0.2-0.25、釓 0.05-0.08、Hf0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
[0010]所述的高碳合金鋼襯板材料的生產(chǎn)方法如下:
(1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1.5比例作為鐵基質(zhì)來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序為:(1)硅、鉻、鈦；(2)錳、硼、鈮；
(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為24分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以210°C /小時速率升溫至505°C，保溫65分鐘，再以210°C /小時速率升溫至705°C，再以195°C /小時速率降溫至605°C，再以210°C /小時速率升溫至948°C，保溫3.5小時；再以185°C /小時速率降溫至605°C，再以210°C /小時速率升溫至705°C，再以185°C /小時速率降溫至490°C，保溫75分鐘；再以175°C /小時速率降溫至225°C，保溫2.5小時；再以210°C /小時速率升溫至340°C，再以165°C /小時速率降溫至205°C，再以185°C /小時速率升溫至540°C，保溫2.5小時，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35、麥飯石1.5、氟化鈣3.5、氧化鎂6.5、氯化鐵1.5、鉀長石粉2.5、陽起石5.5、硫酸鎂2.5、納米二氧化硅2.5、玉石粉3.5、蒙脫石1.5、氟硅酸鉀4.5 ;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150目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量2.6%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550U.5%的納米碳粉，混合均勻后，在IlMpa下壓制成坯，然后，在940°C下煅燒3.6小時，冷卻后，再粉碎成190目粉末，即得。
[0013]本發(fā)明的高碳合金鋼襯板材料的機械性能為:拉伸強度1380MPa，屈服強度973MPa，延伸率14%，斷面收縮率29%，沖擊吸收功53J，沖擊韌性64J/cm2，硬度295HB。
【權(quán)利要求】
1.一種高碳合金鋼襯板材料，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 2.2-2.4、硅 0.5-0.8、錳 4.1-4.4、釩 1.3-1.5、鎢 2.8-3.4、鈦 0.4-0.6、鈷 0.1-0.2、硼 0.6-0.8、鈮 0.2-0.25、釓 0.05-0.08、Hf0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳合金鋼襯板材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1-2比例作為鐵基質(zhì)來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2)、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序為:(1)硅、鉻、鈦；(2)錳、硼、鈮；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為22-25分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高碳合金鋼襯板材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200-220°C /小時速率升溫至500-510°C，保溫60-70分鐘，再以200-2200C /小時速率升溫至700-710°C，再以190_200°C /小時速率降溫至600_610°C，再以200-220°C /小時速率升溫至940-955°C，保溫3_4小時；再以180_190°C /小時速率降溫至600-610°C，再以200-220°C /小時速率升溫至700-710°C，再以180_190°C /小時速率降溫至480-500°C，保溫70-80分鐘；再以170_180°C /小時速率降溫至220_230°C，保溫2-3小時；再以200-220°C /小時速率升溫至330-350°C，再以160_170°C /小時速率降溫至200-210°C，再以180-190°C /小時速率升溫至530_550°C，保溫2_3小時，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高碳合金鋼襯板材料的生產(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30-40、麥飯石1-2、氟化鈣3-4、氧化鎂6-7、氯化鐵1-2、鉀長石粉2-3、陽起石5-6、硫酸鎂2-3、納米二氧化硅2_3、玉石粉3_4、蒙脫石1_2、氟硅酸鉀4-5 ;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，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號】C21D5/00GK103667867SQ201310583101
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】潘政桃, 張學(xué)伍 申請人:馬鞍山市益豐實業(yè)集團有限公司