本發(fā)明涉及鋼材生產
技術領域：
，具體涉及一種高強度鋼材及其制作方法。
背景技術：
：鋼材是國家建設和實現(xiàn)四化必不可少的重要物資，其應用廣泛、品種繁多，根據斷面形狀的不同，鋼材一般分為型材、板材、管材和金屬制品四大類。一般為了提高鋼材的強度，通常為通過添加合金元素，使鋼材合金化，進而進行控制軋制、控制冷卻、淬火回火等熱處理或添加沉淀硬化元素等。合金結構鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機、船舶、汽輪機、重型機床的各種傳動件和緊固件。對于合金鋼材，高硬度、高強度及高耐磨性等使重要的質量指標，只有達到高硬度、高強度及高耐磨性，才能延長合金鋼材的使用壽命，進而保證應用合金鋼材的汽車、船舶等領域的高質量發(fā)展。然而目前的合金鋼材的硬度、強度等仍有待提高。技術實現(xiàn)要素：針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種高強度鋼材及其制作方法，所述制作方法簡單有效，且所制作得到的鋼材具有良好的硬度、屈服強度和抗拉強度。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：一種高強度鋼材，主要由如下重量份的組分混合制得：硅5-10％、鎢3-6％、錳3-6％、磷2-5％、硫2-5％、碳0.2-3％、鈮0.1-3％、鈦0.1-2％、鉬3-10％、鉻2-6％、硼1-4％、粘結劑3-8％、阻燃劑0.1-3％、成型劑1-5％和抗氧化劑1-5％，余量為鐵。優(yōu)選地，所述高強度鋼材主要由如下重量份的組分混合制得：硅8％、鎢5％、錳5％、磷4％、硫3％、碳1％、鈮2％、鈦1％、鉬6％、鉻4％、硼2％、粘結劑5％、阻燃劑2％、成型劑3％和抗氧化劑3％，余量為鐵。優(yōu)選地，所述粘結劑為超細硅微粉，所述超細硅微粉的目數(shù)為1250-1400目。優(yōu)選地，所述阻燃劑為聚氯乙烯與十溴二苯乙烷按重量比為1:3-6的比例混合均勻而成。優(yōu)選地，所述成型劑為聚乙二醇、石蠟或sd-b成型劑中的一種或兩種以上。優(yōu)選地，所述抗氧化劑為沒食子酸丙酯、叔丁基對羥基茴香醚或叔丁基對苯二酚中的一種或兩種以上。本發(fā)明還提供了一種所述的高強度鋼材的制作方法，包括如下步驟：(1)稱取上述重量份原料；(2)將稱取的硅、鎢、錳、磷、硫、碳、鈮、鈦、鉬、鉻、硼、成型劑、三分之一的阻燃劑和三分之一的抗氧化劑加入鐵中，攪拌均勻后加入粘結劑粘結，通過高溫燒結，得到成型合金鋼；(3)將剩余的阻燃劑和抗氧化劑混合均勻后通過噴涂機噴涂至步驟(2)得到的成型合金鋼表面，再將經過熱壓燒結，最后得到所述高強度鋼材。優(yōu)選地，所述高溫燒結的溫度為1000-1200℃，所述高溫燒結的時間為3-5小時；所述熱壓燒結的壓力為30-40mpa。本發(fā)明所使用的部分組分的作用介紹如下：鈮對鋼材具有細晶強化和彌散強化作用，不僅可以提高鋼的強度，還可提高鋼的韌性、抗高溫氧化性和耐腐蝕性，降低鋼的脆性轉變溫度，獲得良好的成型性能。鈦是較強的脫氧劑，當鋼中加入少量的鈦，可顯著提高鋼的強度，而其塑性略有降低。鉬作為鋼的合金化元素，可以提高鋼的強度，特別是高溫強度和韌性；提高鋼在酸堿溶液和液態(tài)金屬中的抗蝕性；提高鋼的耐磨性和改善淬透性、焊接性和耐熱性。鉬是一種良好的形成碳化物的元素，在煉鋼的過程中不氧化，可單獨使用也可與其他合金元素共同使用。鉻可提高鋼的強度、硬度和耐磨性，使鋼具有良好的高溫抗氧化性和抗腐蝕性，且鉻還可增加鋼的熱強性。硼是微量合金元素，可以改善冶金工業(yè)中燒結礦的質量，降低熔點、減小膨脹，提高強度硬度。硼及其化合物也是冶金工業(yè)的助溶劑和冶煉硼鐵硼鋼的原料，加入硼化鈦、硼化鋰、硼化鎳，可以冶煉耐熱的特種合金。聚氯乙烯具有阻燃(阻燃值為40以上)、耐化學藥品性高(耐濃鹽酸、濃度為90％的硫酸、濃度為60％的硝酸和濃度20％的氫氧化鈉)、機械強度及電絕緣性良好的優(yōu)點。但聚氯乙烯對光、熱的穩(wěn)定性較差。在不加熱穩(wěn)定劑的情況下，聚氯乙烯100℃時即開始分解，130℃以上分解更快。硬質聚氯乙烯有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊能力，可單獨用做結構材料。十溴二苯乙烷是一種使用范圍廣泛的廣譜添加型阻燃劑，其溴含量高，熱穩(wěn)定性好，抗紫外線性能佳，較其他溴系阻燃劑的滲出性低；特別適用于生產電腦、傳真機、電話機、復印機、家電等的高檔材料的阻燃。十溴二苯乙烷適用于聚苯乙烯、高苯乙烯、abs、環(huán)氧樹脂、彈性體等膠黏劑和密封劑。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果為：(1)本發(fā)明中添加的鈮、鈦、鉬、鉻、硼等外加劑可改變鋼材的顯微結構，對鋼材起到細晶強化和彌散強化作用，不僅可提高鋼材的強度、硬度和韌性，還可提高鋼材的耐磨性、耐腐蝕性和抗高溫氧化性等性能。在加入鈮、鈦、鉬、鉻、硼等物質的基礎上，同時添加成型劑、阻燃劑和抗氧化劑等助劑，不僅有助于本發(fā)明鋼材的成型，還進一步提高了鋼材的強度、耐磨性和抗氧化性，增加了鋼材的阻燃性能。其中阻燃劑為聚氯乙烯與十溴二苯乙烷混合而成，十溴二苯乙烷可彌補聚氯乙烯熱穩(wěn)定性差的不足，提高了該阻燃劑的熱穩(wěn)定性，更好地起到阻燃作用。(2)本發(fā)明鋼材的制作過程中，首先將鐵、硅、鎢、錳、磷等鋼材的主要成分與鈮、鈦、鉬、鉻、硼等外加劑及成型劑、阻燃劑和抗氧化劑等助劑混合燒結，得到成型合金鋼，使外加劑和助劑充分嵌入鋼材的主要成分中，三者充分混合成型，以改變鋼材的顯微結構，提高鋼材內部的強度、硬度、韌性和抗高溫氧化性等性能，再將剩下的阻燃劑和抗氧化劑混合后以噴涂的方式噴涂至成型合金鋼表面，形成了合金鋼的保護層，進一步提高了本發(fā)明鋼材的強度、硬度和韌性等性能。具體實施方式下面對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下各金屬材料均為粉末狀。實施例1本實施例一種高強度鋼材，主要由如下重量份的組分混合制得：硅5％、鎢3％、錳3％、磷2％、硫2％、碳0.2％、鈮0.1％、鈦0.1％、鉬3％、鉻2％、硼1％、粘結劑3％、阻燃劑0.1％、成型劑1％和抗氧化劑1％，余量為鐵。其中，所述粘結劑為超細硅微粉，所述超細硅微粉的目數(shù)為1250目。所述阻燃劑為聚氯乙烯與十溴二苯乙烷按重量比為1:3的比例混合均勻而成。所述成型劑為聚乙二醇。抗氧化劑為沒食子酸丙酯和叔丁基對羥基茴香醚按重量比為1:2混合而成的混合物。本實施例一種所述的高強度鋼材的制作方法，包括如下步驟：(1)稱取上述重量份原料；(2)將稱取的硅、鎢、錳、磷、硫、碳、鈮、鈦、鉬、鉻、硼、成型劑、三分之一的阻燃劑和三分之一的抗氧化劑加入鐵中，攪拌均勻后加入粘結性良好且可提高鋼材密度的超細硅微粉粘結劑粘結，通過高溫燒結，其中高溫燒結的溫度為1000℃，時間為3小時，得到成型合金鋼；(3)將剩余的阻燃劑和抗氧化劑混合均勻后通過噴涂機噴涂至步驟(2)得到的成型合金鋼表面，再通過熱壓燒結，其中熱壓燒結所選用的壓力為30mpa，最后得到所述高強度鋼材。實施例2本實施例一種高強度鋼材，主要由如下重量份的組分混合制得：硅10％、鎢6％、錳6％、磷5％、硫5％、碳3％、鈮3％、鈦2％、鉬10％、鉻6％、硼4％、粘結劑8％、阻燃劑3％、成型劑5％和抗氧化劑5％，余量為鐵。其中，所述粘結劑為超細硅微粉，所述超細硅微粉的目數(shù)為1400目。所述阻燃劑為聚氯乙烯與十溴二苯乙烷按重量比為1:6的比例混合均勻而成。所述成型劑為聚乙二醇與石蠟按重量比為2:1的比例混合而成。所述抗氧化劑為叔丁基對羥基茴香醚。本實施例高強度鋼材的制作方法與實施例基本相同，所不同的是高溫燒結的溫度為1200℃，所述高溫燒結的時間為5小時；所述熱壓燒結的壓力為40mpa。實施例3本實施例一種高強度鋼材，主要由如下重量份的組分混合制得：硅8％、鎢5％、錳5％、磷4％、硫3％、碳1％、鈮2％、鈦1％、鉬6％、鉻4％、硼2％、粘結劑5％、阻燃劑2％、成型劑3％和抗氧化劑3％，余量為鐵。其中，所述粘結劑為超細硅微粉，所述超細硅微粉的目數(shù)為1300目。所述阻燃劑為聚氯乙烯與十溴二苯乙烷按重量比為1:5的比例混合均勻而成。所述成型劑為sd-b成型劑。所述抗氧化劑為叔丁基對羥基茴香醚與叔丁基對苯二酚按1:1的重量比混合而成。本實施例高強度鋼材的制作方法與實施例相同，所不同的是高溫燒結的溫度為1100℃，所述高溫燒結的時間為4小時；所述熱壓燒結的壓力為35mpa。對比例1本對比例一種高強度鋼材，主要由如下重量份的組分混合制得：硅8％、鎢5％、錳5％、磷4％、硫3％、碳1％、粘結劑5％、阻燃劑2％、成型劑3％和抗氧化劑3％，余量為鐵。其中所述粘結劑、阻燃劑、成型劑和抗氧化劑均為一般常用的助劑。本對比例一種所述的高強度鋼材的制作方法，包括如下步驟：(1)稱取上述重量份原料；(2)將稱取的硅、鎢、錳、磷、硫、碳、成型劑、阻燃劑和抗氧化劑加入鐵中，攪拌均勻后加入粘結劑粘結，通過高溫燒結，其中高溫燒結的溫度為1200℃，時間為3小時，即得到所述高強度鋼材。對比例2本對比例一種高強度鋼材，主要由如下重量份的組分混合制得：硅5％、鎢3％、錳3％、磷2％、硫2％、碳0.2％、鈮0.1％、鈦0.1％、鉬3％、鉻2％、硼1％、粘結劑3％和成型劑1％，余量為鐵。其中，所述粘結劑為目數(shù)為1300目的超細硅微粉，所述成型劑為sd-b成型劑。本對比例一種所述的高強度鋼材的制作方法，包括如下步驟：(1)稱取上述重量份原料；(2)將稱取的硅、鎢、錳、磷、硫、碳、鈮、鈦、鉬、鉻、硼和成型劑加入鐵中，攪拌均勻后加入粘結劑粘結，通過高溫燒結，其中高溫燒結的溫度為1000℃，時間為3小時，即得到所述高強度鋼材。對比例3本對比例一種高強度鋼材，主要由如下重量份的組分混合制得：硅8％、鎢5％、錳5％、磷4％、硫3％、碳1％、粘結劑5％和成型劑3％，余量為鐵。其中，所述粘結劑為目數(shù)為1300目的超細硅微粉，所述成型劑為sd-b成型劑。上述對比例3的鋼材的制作方法與傳統(tǒng)的制作方法相同。本申請人對上述各實施例和各對比例所獲得的鋼材的硬度、抗拉強度和屈服強度進行比較，得到如下數(shù)據：布氏硬度(hb)抗拉強度(mpa)屈服強度(mpa)實施例1176595465實施例2181610470實施例3185625473對比例1138465370對比例2147490400對比例3143480364通過上表數(shù)據可知，本發(fā)明各實施例所獲得的鋼材的硬度、抗拉強度和屈服強度均高于各對比例，表明通過在添加鈮、鈦、鉬、鉻、硼等物質的基礎上，同時添加成型劑和抗氧化劑等助劑，大大提高了本發(fā)明鋼材的硬度、抗拉強度和屈服強度。同時通過對本發(fā)明鋼材的阻燃試驗，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明鋼材具有永久性抗燃效果，表明了本發(fā)明中阻燃劑的添加進一步提高了鋼材的阻燃性能。上述說明是針對本發(fā)明較佳可行實施例的詳細說明，但實施例并非用以限定本發(fā)明的專利申請范圍，凡本發(fā)明所提示的技術精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應屬于本發(fā)明所涵蓋專利范圍。當前第1頁12