一種耐磨高硬度合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種耐磨高硬度合金鋼材料,其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳0.3-0.5、硅1.0-1.2、硼0.03-0.05、錳3-4、鉻1.3-1.5、鎳0.3-0.5、鈷0.1-0.2、鉬0.03-0.05、Gd0.002-0.005、Tb0.01-0.02、Dy0.001-0.003、Ho0.002-0.004、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發明通過使用鋱、鏑等稀土元素和其他原料組合，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優異的綜合力學性能，尤其具有強度和硬度高、耐磨性極好的特點，同時具有一定的韌性和可塑性。
【專利說明】一種耐磨高硬度合金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，尤其涉及一種耐磨高硬度合金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耐磨高硬度合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有高的耐磨性、硬度、韌性的特點。
[0004]本發明的技術方案如下:
一種耐磨高硬度合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.3-0.5、硅 1.0-1.2、硼 0.03-0.05、錳 3-4、鉻 1.3-1.5、鎳 0.3-0.5、鈷 0.1-0.2、鑰0.03-0.05、Gd0.002-0.005、Tb0.01-0.02、Dy0.001-0.003、Ho0.002-0.004、P ≤ 0.030、S≤0.030、余量為鐵。
[0005]所述的耐磨高硬度合金鋼材料的生產方法，其特征在于:
(I)、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:(I)硅、鉻、鎳；(2 )錳、Gd、Tb ;(3)硼、鑰、Dy ;(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為9-12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 /小時速率升溫至920_935°C，保溫3-4小時；再以140-160°C/小時速率降溫至620-630°C，保溫30-60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160_180°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、凹凸棒土 100-120、生石灰2-3、納米玉石粉3-4、蒙脫石粉1-2、珍珠巖95-110、BaC03 3_4、氟硅酸鈉4_5、氟化鈣2-3 ;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，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。[0008]本發明的有益效果
本發明通過使用鋱、鏑等稀土元素和其他原料組合，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優異的綜合力學性能，尤其具有強度和硬度高、耐磨性極好的特點，同時具有一定的韌性和可塑性，使用可以顯著延長抗磨部件壽命，降低機械的損壞，適用于軸等易磨損部件；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]一種耐磨高硬度合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.3-0.5、硅 1.0-1.2、硼 0.03-0.05、錳 3-4、鉻 1.3-1.5、鎳 0.3-0.5、鈷 0.1-0.2、鑰
0.03-0.05、Gd0.002-0.005、Tb0.01-0.02、Dy0.001-0.003、Ho0.002-0.004、P ≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。
[0010]所述的耐磨高硬度合金鋼材料的生產方法為:
(I)、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:(I)硅、鉻、鎳；(2 )錳、Gd、Tb ;
(3)硼、鑰、Dy ; ( 4)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為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:/小時速率升溫至9301:，保溫3.5小時；再以150°C /小時速率降溫至620°C，保溫50分鐘；再以110°C /小時速率降溫至330°C，保溫2.3小時；再以170°C /小時速率升溫至540°C，保溫2.6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:所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉3、凹凸棒土 100-、生石灰2、納米玉石粉3、蒙脫石粉2、珍珠巖95、BaC03 4、氟硅酸鈉4、氟化鈣3 ;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。
[0013]本發明耐磨高硬度合金鋼材料的機械性能為:拉伸強度1280MPa，屈服強度942MPa，延伸率13.9%，斷面收縮率26.7%，沖擊吸收功52.5J，沖擊韌性62.2J/cm2,硬度289.8HB。
【權利要求】
1.一種耐磨高硬度合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.3-0.5、硅 1.0-1.2、硼 0.03-0.05、錳 3-4、鉻 1.3-1.5、鎳 0.3-0.5、鈷 0.1-0.2、鑰.0.03-0.05、Gd0.002-0.005、Tb0.01-0.02、Dy0.001-0.003、Ho0.002-0.004、P ≤ 0.030、S≤0.030、余量為鐵。
2.根據權利要求1所述的耐磨高硬度合金鋼材料的生產方法，其特征在于: (I)、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:(I)硅、鉻、鎳；(2 )錳、Gd、Tb ;(3)硼、鑰、Dy ;(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為9-12分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的耐磨高硬度合金鋼材料的生產方法，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920-935°C，保溫3_4小時；再以140-1600C /小時速率降溫至620-630°C，保溫30-60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160_180°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所述的耐磨高硬度合金鋼材料的生產方法，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、凹凸棒土 100-120、生石灰2-3、納米玉石粉3-4、蒙脫石粉1_2、珍珠巖95-110、BaC03 3_4、氣娃酸納4_5、氣化|丐2-3 ;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，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號】C22C33/04GK103757557SQ201310696674
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】查坤 申請人:查坤