一種耐磨抗沖擊性合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種耐磨抗沖擊性合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳1.4-2、鉬0.4-0.5、鎢5.7-6.1、硼0.3-0.5、鉻7.2-7.5、鎳5.8-6.2、銅1.8-2.1、鋁0.1-0.2、Mn0.3-0.5、Ti0.006-0.008、Nb0.03-0.05、B0.003-0.005、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發(fā)明通過使鉬、鎢、鉻、鎳等金屬元素以及多種其他原料組合，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較好的綜合力學(xué)性能，尤其具有強度和硬度高、耐磨性極好等特點；適合用于軸承等磨損大、受沖擊強烈的部件。通過加入精煉劑，氣孔度降低1-2度。
【專利說明】一種耐磨抗沖擊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，尤其涉及一種耐磨抗沖擊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，在很多場合還不能滿足生產(chǎn)的要求，還需要進一步改進，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，為社會發(fā)展提供動力，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耐磨抗沖擊性合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有高的耐磨性和耐沖擊性能。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種耐磨抗沖擊性合金鋼材料，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 1.4-2、鑰 0.4-0.5、鎢 5.7-6.1、硼 0.3-0.5、鉻 7.2-7.5、鎳 5.8-6.2、銅 1.8-2.1、鋁0.1-0.2,Mn0.3-0.5,Ti0.006-0.008,Nb0.03-0.05,B0.003-0.005,P ( 0.030,S ( 0.030、余量為鐵。
[0005]所述的耐磨抗沖擊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2:1比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)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(nèi)投入合金元素的批次順序為:(I)硼、鋁、Mn ; (2 )鑰、鎢、Ti ;
(3)鉻、鎳、銅；(4)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210_230°C /小時速率升溫至925_945°C，保溫
3-4小時；再以140-160°C/小時速率降溫至630-650°C，保溫30-60分鐘；再以100_120°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(zhì)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(tài)，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(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，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)明通過使鑰、鎢、鉻、鎳等金屬元素以及多種其他原料組合，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較好的綜合力學(xué)性能，尤其具有強度和硬度高、耐磨性極好等特點，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(shù)；并使用部分廢鐵作為原料，提高合金的質(zhì)量穩(wěn)定均一；適合用于軸承等磨損大、受沖擊強烈的部件。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級左右。
【具體實施方式】
[0009]一種耐磨抗沖擊性合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 1.4-2、鑰 0.4-0.5、鎢 5.7-6.1、硼 0.3-0.5、鉻 7.2-7.5、鎳 5.8-6.2、銅 1.8-2.1、鋁
0.1-0.2,Mn0.3-0.5,Ti0.006-0.008,Nb0.03-0.05,B0.003-0.005,P ( 0.030,S ( 0.030、
余量為鐵。
[0010]所述的耐磨抗沖擊性合金鋼材料的生產(chǎn)方法:
(I)、將生鐵與廢鐵按2:1比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)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(nèi)投入合金元素的批次順序為:(I)硼、鋁、Mn ; (2 )鑰、鎢、Ti ;
(3)鉻、鎳、銅；(4)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2201:/小時速率升溫至9351:，保溫3.5小時；再以150°C /小時速率降溫至640°C，保溫40分鐘；再以110°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2.6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:工具鋼粉4、粘土 13、輕質(zhì)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(tài)，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(lián)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。
[0013]本發(fā)明耐磨抗沖擊性·合金鋼材料的機械性能為:拉伸強度1276MPa，屈服強度954MPa，延伸率13%，斷面收縮率25%，沖擊吸收功56J，沖擊韌性64J/cm2，硬度295HB。
【權(quán)利要求】
1.一種耐磨抗沖擊性合金鋼材料，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 1.4-2、鑰 0.4-0.5、鎢 5.7-6.1、硼 0.3-0.5、鉻7.2-7.5、鎳 5.8-6.2、銅 1.8-2.1、鋁0.1-0.2,Mn0.3-0.5,Ti0.006-0.008,Nb0.03-0.05,B0.003-0.005,P ( 0.030,S ( 0.030、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨抗沖擊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2:1比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)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(nèi)投入合金元素的批次順序為:(1)硼、鋁、Mn;(2)鑰、鎢、Ti ；(3)鉻、鎳、銅；(4)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(jù)權(quán)利要求2所述的耐磨抗沖擊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210-230°C /小時速率升溫至925-945°C，保溫3_4小時；再以140-1600C /小時速率降溫至630-650°C，保溫30-60分鐘；再以100_120°C /小時速率降溫至310-330 0C，保溫2-3小時；再以150-170 V /小時速率升溫至530-550 V，保溫2_3小時，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐磨抗沖擊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 13-16、輕質(zhì)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(tài)，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(lián)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】C21D6/00GK103667973SQ201310550097
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】梅百榮, 徐志勇 申請人:銅陵安東鑄鋼有限責任公司