一種高強度耐磨低碳鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種高強度耐磨低碳鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：硼1.0-1.2、碳0.2-0.5、硅0.3-0.5、錳4-5、鈮0.005-0.008、鉬0.30-0.5、鎳0.1-0.3、鎢1.3-1.5、鉻0.2-0.5、釩0.005-0.008、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發明通過使用鉬、釩、鎢等原料組合，合理設置配比和生產工藝，合理設置投放次序，形成的合金材料具有高的強度、硬度、耐磨性，并保留低碳鋼良好的韌性，還具有高的紅硬性和熱強性；并使用部分廢鐵作為原料，使合金的質量穩定均一；本發明應用范圍廣，使用壽命長。通過加入精煉劑，氣孔度降低1-2度。
【專利說明】一種高強度耐磨低碳鋼材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬材料制備領域，尤其涉及一種高強度耐磨低碳鋼材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]合金鋼的發展已經有100多年的歷史了，到目前為止，多種多樣的合金鋼在工業上被應用，主要有以下類型:調質鋼、彈簧鋼、工具鋼、高速鋼、模具鋼、高中低碳合金鋼等，目前為止，雖然合金鋼技術得到很大發展，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，在很多場合還不能滿足生產的要求，還需要進一步改進，以提高生產效率，降低成本，提高安全性，為高精尖技術發展提供保障，為社會發展提供動力，任務還很艱巨。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于提供一種高強度耐磨低碳鋼材料及其制備方法，該合金材料具有高強度、高耐磨性、高韌性的特點。
[0004]本發明的技術方案如下:
一種高強度耐磨低碳鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:硼 1.0-1.2、碳 0.2-0.5、硅 0.3-0.5、錳 4-5、鈮 0.005-0.008、鑰 0.30-0.5、鎳 0.1-0.3、鎢1.3-1.5、鉻 0.2-0.5、釩 0.005-0.008、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
[0005]所述的高強度耐磨低碳鋼材料的生產方法，其特征在于:
(1)、將生鐵與廢鐵按2:3比例投入爐中熔化作為鐵基質來源；進行脫硫、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投入合金元素的批次順序為:(1)硅、鎳、釩；(2)錳、鈮、鑰；
(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為8-10分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180_200°C /小時速率升溫至925_940°C，保溫3-4小時；再以140-160°C/小時速率降溫至600-615°C，保溫40-60分鐘；再以100-120°C /小時速率降溫至320-340°C，保溫2-3小時；再以150_170°C /小時速率升溫至500-520°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于粉末重量2-3%的硅烷偶聯劑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]本發明的有益效果
本發明通過使用鑰、釩、鎢等原料組合，合理設置配比和生產工藝，合理設置投放次序，形成的合金材料具有高的強度、硬度、耐磨性，并保留低碳鋼良好的韌性，還具有高的紅硬性和熱強性；并使用部分廢鐵作為原料，使合金的質量穩定均一；本發明應用范圍廣，使用壽命長。本發明精煉劑用于鑄造生產，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，不會在鑄件表面產生氣孔，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]一種高強度耐磨低碳鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:硼1.0-1.2、碳 0.2-0.5、硅 0.3-0.5、錳 4-5、鈮 0.005-0.008、鑰 0.30-0.5、鎳 0.1-0.3、鎢
1.3-1.5、鉻 0.2-0.5、釩 0.005-0.008、P ≤ 0.030、S ≤0.030、余量為鐵。
[0010]所述的高強度耐磨低碳鋼材料的生產方法為:
(1)、將生鐵與廢鐵按2:3比例投入爐中熔化作為鐵基質來源；進行脫硫、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投入合金元素的批次順序為:(1)硅、鎳、釩；(2)錳、鈮、鑰；
(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為9分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以1901:/小時速率升溫至9301:，保溫3.6小時；再以150°C /小時速率降溫至610°C，保溫50分鐘；再以110°C /小時速率降溫至330°C，保溫2.5小時；再以160°C /小時速率升溫至510°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于粉末重量2%的硅烷偶聯劑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 V下煅燒3-4小時，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0013]本發明高強度耐磨低碳鋼材料的機械性能為:拉伸強度1178MPa，屈服強度879MPa，延伸率15.8%,斷面收縮率28 %，沖擊吸收功55.8J，沖擊韌性62.9J/cm2,硬度294HB。
【權利要求】
1.一種高強度耐磨低碳鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:硼 1.0-1.2、碳 0.2-0.5、硅 0.3-0.5、錳 4-5、鈮 0.005-0.008、鑰 0.30-0.5、鎳 0.1-0.3、鎢 1.3-1.5、鉻 0.2-0.5、釩 0.005-0.008、P ≤ 0.030、S ≤0.030、余量為鐵。
2.根據權利要求1所述的高強度耐磨低碳鋼材料的生產方法，其特征在于: (1)、將生鐵與廢鐵按2:3比例投入爐中熔化作為鐵基質來源；進行脫硫、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投入合金元素的批次順序為:(1)硅、鎳、釩；(2)錳、鈮、鑰；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為8-10分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的高強度耐磨低碳鋼材料的生產方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180-200°C /小時速率升溫至925-940°C，保溫3-4小時；再以140-160°C /小時速率降溫至600-615°C，保溫40-60分鐘；再以100_120°C /小時速率降溫至320-340°C，保溫2-3小時；再以150_170°C /小時速率升溫至500_520°C，保溫2_3小時，取出空冷即得。
4.根據權利要求2所述的高強度耐磨低碳鋼材料的生產方法，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于粉末重量2-3%的硅烷偶聯劑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，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號】C22C33/04GK103614658SQ201310498082
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月22日 優先權日:2013年10月22日
【發明者】黃浩 申請人:蕪湖市鴻坤汽車零部件有限公司