一種熱強高碳鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種熱強高碳鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳0.6-0.8、鎳13.0-14.5、鈷2.0-2.3、錳0.03-0.05、鉬0.006-0.009、鉻3.5-3.7、鈦0.002-0.005、鋁0.01-0.015、銅0.07-0.09、硼0.007-0.009、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發明通過使用鎳、鈷等多種金屬原料，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優異的綜合力學性能，尤其具有超高的強度、硬度、耐磨性和高溫抗氧化性、高溫強度高的特點；本發明適合用于制作在高溫下長期使用的零件。通過加入精煉劑，氣孔度降低1-2度。
【專利說明】一種熱強高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，尤其涉及一種熱強高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熱強高碳鋼材料及其制備方法，該合金材料具有高溫下抗氧化性強、較高的高溫強度和硬度高的特點。
[0004]本發明的技術方案如下:
一種熱強高碳鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.6-0.8、鎳 13.0-14.5、鈷 2.0-2.3、錳 0.03-0.05、鑰 0.006-0.009、鉻 3.5-3.7、鈦0.002-0.005、鋁 0.01-0.015、銅 0.07-0.09、硼 0.007-0.009、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
[0005]所述的熱強高碳鋼材料的生產方法，其特征在于:
(1)、將生鐵與廢鐵按1:2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)錳、硼、鋁；(2)銅、鈦、鑰；
(3)鉻、鎳、鈷；(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為9-11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 /小時速率升溫至940_950°C，保溫
3-4小時；再以150-170°C/小時速率降溫至620-630°C，保溫40-60分鐘；再以120_130°C /小時速率降溫至310-330°C，保溫2-3小時；再以150-170°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3-4、粘土 13-16、輕質碳酸鈣
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，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鎳、鈷等多種金屬原料，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優異的綜合力學性能，尤其具有超高的強度、硬度、耐磨性和高溫抗氧化性、高溫強度高的特點，可以顯著延長抗磨部件壽命，降低機械的損壞率，增加了安全系數；并使用部分廢鐵作為原料，提高合金的質量穩定均一；本發明適合用于制作在高溫下長期使用的零件。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]一種熱強高碳鋼材料:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳0.6-0.8、鎳 13.0-14.5、鈷 2.0-2.3、錳 0.03-0.05、鑰 0.006-0.009、鉻 3.5-3.7、鈦 0.002-0.005、鋁
0.01-0.015、銅 0.07-0.09、硼 0.007-0.009、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
[0010]所述的熱強高碳鋼材料的生產方法:
(1)、將生鐵與廢鐵按1:2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)錳、硼、鋁；(2)銅、鈦、鑰；
(3)鉻、鎳、鈷； (4)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為10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:/小時速率升溫至9451:，保溫3.6小時；再以160°C /小時速率降溫至626°C，保溫50分鐘；再以125°C /小時速率降溫至320°C，保溫2.5小時；再以160°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4、粘土 13、輕質碳酸鈣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，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。
[0013]本發明熱強高碳鋼材料的機械性能為:拉伸強度1380MPa，屈服強度973MPa，延伸率12%，斷面收縮率21 %，沖擊吸收功48J，沖擊韌性58J/cm2，硬度295HB。
【權利要求】
1.一種熱強高碳鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.6-0.8、鎳 13.0-14.5、鈷 2.0-2.3、錳 0.03-0.05、鑰 0.006-0.009、鉻 3.5-3.7、鈦0.002-0.005、鋁 0.01-0.015、銅 0.07-0.09、硼 0.007-0.009、P ≤ 0.030、S ≤0.030、余量為鐵。
2.根據權利要求1所述的熱強高碳鋼材料的生產方法，其特征在于: (1)、將生鐵與廢鐵按1:2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)錳、硼、鋁；(2)銅、鈦、鑰；(3)鉻、鎳、鈷；(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為9-11分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的熱強高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200-230°C /小時速率升溫至940-950°C，保溫3-4小時；再以150-170°C /小時速率降溫至620-630°C，保溫40-60分鐘；再以120_130°C /小時速率降溫至310-330°C，保溫2-3小時；再以150-170°C /小時速率升溫至530_550°C，保溫2_3小時，取出空冷即得。
4.根據權利要求2所述的熱強高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 13-16、輕質碳酸鈣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，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】C22C33/04GK103667970SQ201310550075
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】梅百榮, 徐志勇 申請人:銅陵安東鑄鋼有限責任公司