一種高硬度低冷脆性合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種高硬度低冷脆性合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳1.1-1.3、硅0.5-0.8、錳0.2-0.3、鈦7.6-7.8、鋁0.02-0.05、鉬1.0-2.5、釩0.006-0.009、Nb0.3-0.5、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發(fā)明通過使用鈦等原料組合，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高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性等特點(diǎn)，尤其具有低的冷脆性，適合在低溫環(huán)境作業(yè)的機(jī)械；并使用部分廢鐵作為原料，使合金的質(zhì)量穩(wěn)定均一；通過加入精煉劑，氣孔度降低1-2度。
【專利說明】一種高硬度低冷脆性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低冷脆性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低冷脆性合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有高硬度、低冷脆性的特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高硬度低冷脆性合金鋼材料，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 1.1-1.3、硅 0.5-0.8、錳 0.2-0.3、鈦 7.6-7.8、鋁 0.02-0.05、鑰 1.0-2.5、釩
0.006-0.009、Nb0.3-0.5、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
[0005]所述的高硬度低冷脆性合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(I)、將生鐵與廢鐵按1:1比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)來源；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 )、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、鋁、釩；(2 )錳、鑰、Nb ;(3)鉻、鎳、鈷；(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為10-13分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以230_250°C /小時(shí)速率升溫至935_950°C，保溫3-4小時(shí)；再以140-160°〇/小時(shí)速率降溫至640-6601:，保溫50-80分鐘；再以100-120°C /小時(shí)速率降溫至320-340°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 10-12、石灰石3_4、海泡石2-3、氟硅酸鈉2-3、硝酸鈉1-2、蛭石5-6、碳化硅9_11、鈦白粉2_3、瑩石6_8、氫氧化鋁8-10、玉石粉3-4、蒙脫石1-2 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)并攪拌均勻去渣，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)明通過使用鈦等原料組合，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高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性等特點(diǎn)，尤其具有低的冷脆性，適合在低溫環(huán)境作業(yè)的機(jī)械；并使用部分廢鐵作為原料，使合金的質(zhì)量穩(wěn)定均一。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]一種高硬度低冷脆性合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為--碳
1.1-1.3、硅 0.5-0.8、錳 0.2-0.3、鈦 7.6-7.8、鋁 0.02-0.05、鑰 1.0-2.5、釩 0.006-0.009、Nb0.3-0.5、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
[0010]所述的高硬度低冷脆性合金鋼材料的生產(chǎn)方法為:
(1)、將生鐵與廢鐵按1:1比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)來源；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)、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(1)硅、鋁、釩；(2)錳、鑰、Nb；(3)鉻、鎳、鈷；(4)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2401:/小時(shí)速率升溫至9401:，保溫3.5小時(shí)；再以150°C /小時(shí)速率降溫至650°C，保溫60分鐘；再以110°C /小時(shí)速率降溫至330°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 10、石灰石3、海泡石2、氟硅酸鈉2、硝酸鈉2、蛭石5、碳化硅9、鈦白粉2、瑩石8、氫氧化鋁8、玉石粉3、蒙脫石2 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)并攪拌均勻去渣，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%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、1%的納米碳粉，混合均勻后，在12-15Mpa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)明高硬度低冷脆性合金鋼材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1356MPa，屈服強(qiáng)度953MPa，延伸率12.5 %，斷面收縮率24 %，沖擊吸收功49.7J，沖擊韌性61.2J/cm2,硬度293HB。
【權(quán)利要求】
1.一種高硬度低冷脆性合金鋼材料，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 1.1-1.3、硅 0.5-0.8、錳 0.2-0.3、鈦 7.6-7.8、鋁 0.02-0.05、鑰 1.0-2.5、釩.0.006-0.009、Nb0.3-0.5、P ≤0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度低冷脆性合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (1)、將生鐵與廢鐵按1:1比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)來源；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)、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、鋁、釩；(2)錳、鑰、Nb；(3)鉻、鎳、鈷；(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為10-13分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高硬度低冷脆性合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以230-250°C /小時(shí)速率升溫至935-950°C，保溫3_4小時(shí)；再以140-160°C /小時(shí)速率降溫至640-660°C，保溫50-80分鐘；再以100_120°C /小時(shí)速率降溫至320-340°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所述的高硬度低冷脆性合金鋼材料的生產(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 10-12、石灰石3-4、海泡石2-3、氟硅酸鈉2-3、硝酸鈉1-2、蛭石5-6、碳化硅9-11、鈦白粉2_3、瑩石6_8、氫氧化鋁8_10、玉石粉3-4、蒙脫石1-2 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)并攪拌均勻去渣，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ΚΗ-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。
【文檔編號(hào)】C22C38/14GK103757537SQ201310696622
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】查坤 申請(qǐng)人:查坤