一种耐高温低碳钢材料及其制备方法
【专利摘要】一种耐高温低碳钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.1-0.25、锌4.0-4.5、铝1.3-1.5、铜2.6-2.9、镁3.0-3.2、Si0.6-0.8、Mn6.3-6.5、B0.005-0.008、Ti0.03-0.05、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。本发明通过使用铝、镁等原料组合，合理设置配比和生产工艺，合理设置投放次序，形成的合金材料具有优异的耐高温腐蚀、高温不起皮，韧性和可塑性好、强度和硬度高、耐磨性好等特点；并使用部分废铁作为原料，提高合金的质量稳定均一；本发明使用于长期在高温环境的锻造部件。通过加入精炼剂，气孔度降低1-2度。
【专利说明】一种耐高温低碳钢材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属材料制备领域，尤其涉及一种耐高温低碳钢材料及其制备方法。【背景技术】
[0002]合金钢的发展已经有100多年的历史了，到目前为止，多种多样的合金钢在工业上被应用，主要有以下类型:调质钢、弹簧钢、工具钢、高速钢、模具钢、高中低碳合金钢等，目前为止，虽然合金钢技术得到很大发展，但是，仍有很多问题存在，如耐磨度、硬度、防锈性能、耐腐蚀性能、耐高低温性能、脆性、韧性、成本等不能兼顾，在很多场合还不能满足生产的要求，还需要进一步改进，以提高生产效率，降低成本，提高安全性，为高精尖技术发展提供保障，为社会发展提供动力，任务还很艰巨。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种耐高温低碳钢材料及其制备方法，该合金材料具有耐高温腐蚀、韧性好、可塑性好、强度高、硬度高的优点。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种耐高温低碳钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.1-0.25、锌 4.0-4.5、铝 1.3-1.5、铜 2.6-2.9、镁 3.0-3.2、Si0.6-0.8、Mn6.3-6.5、B0.005-0.008、Ti0.03-0.05、P ≤0.030、S ≤0.030、余量为铁。
[0005]所述的耐高温低碳钢材料的生产方法，其特征在于:
(1)、将生铁与废铁按1:2比例投入炉中熔化作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧、合金化、采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理等；
(2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(1)镁、锌、Ti;(2)、铝、S1、铜；
(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为8-10分钟，投料后搅拌均匀。
[0006]所述的耐高温低碳钢材料的生产方法，其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以200-230°C /小时速率升温至905-920°C，保温3_4小时；再以150_170°C /小时速率降温至610-630°C，保温30-60分钟；再以100_120°C /小时速率降温至320_340°C，保温2-3小时；再以150-170°C /小时速率升温至500-520°C，保温2_3小时，取出空冷即得。
[0007]所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉3-4、粘土 13-16、轻质碳酸钙2-3、二氧化硅2-3、氧化锌1-2、硅灰石粉3-4、氢氧化镁10-12、硅藻土 4_5、氢氧化铝8_10、玉石粉3-4、蒙脱石l-2、BaC03 3-4,BaF2 2-3 ;制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量
2-3%的硅烷偶联剂KH-550、1-2%的纳米碳粉，混合均匀后，在8_15Mpa下压制成坯，然后，在900-950°C下煅烧3-4小时，冷却后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0008]本发明的有益效果
本发明通过使用铝、镁等原料组合，合理设置配比和生产工艺，合理设置投放次序，形成的合金材料具有优异的耐高温腐蚀、高温不起皮，韧性和可塑性好、强度和硬度高、耐磨性好等特点；并使用部分废铁作为原料，提高合金的质量稳定均一；本发明使用于长期在高温环境的锻造部件。本发明精炼剂用于铸造生产，明显提高成品率，特别是铸件中的气孔度降低1-2度，得到有效的控制，不会在铸件表面产生气孔，夹杂氧化物也明显降低，氧化夹杂物在2级左右。
【具体实施方式】
[0009]一种耐高温低碳钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳0.1-0.25、锌 4.0-4.5、铝 1.3-1.5、铜 2.6-2.9、镁 3.0-3.2、Si0.6-0.8、Mn6.3-6.5、B0.005-0.008、Ti0.03-0.05、P ≤ 0.030、S ≤0.030、余量为铁。
[0010]所述的耐高温低碳钢材料的生产方法:
(1)、将生铁与废铁按1:2比例投入炉中熔化作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧、合金化、采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理等； (2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(1)镁、锌、Ti;(2)、铝、S1、铜；
(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为9分钟，投料后搅拌均匀。
[0011]所述的耐高温低碳钢材料的生产方法:所述的铸后热处理是:先由室温以220°C /小时速率升温至910°C，保温3.4小时；再以160°C /小时速率降温至620°C，保温50分钟；再以110°C /小时速率降温至330°C，保温2.5小时；再以160°C /小时速率升温至510°C，保温2.5小时，取出空冷即得。
[0012]所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:工具钢粉4、粘土 13、轻质碳酸钙2、二氧化硅3、氧化锌1、硅灰石粉4、氢氧化镁12、硅藻土 4、氢氧化铝8、玉石粉3、蒙脱石2、BaC03 3、BaF2 2 ;制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2-3%的硅烷偶联剂KH-550、l-2%的纳米碳粉，混合均匀后，在8-15Mpa下压制成坯，然后，在900-950°C下煅烧
3-4小时，冷却后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0013]本发明耐高温低碳钢材料的机械性能为:拉伸强度1289MPa，屈服强度787MPa，延伸率15.6%，断面收缩率35%，冲击吸收功54J，冲击韧性63J/cm2，硬度287HB。
【权利要求】
1.一种耐高温低碳钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.1-0.25、锌 4.0-4.5、铝 1.3-1.5、铜 2.6-2.9、镁 3.0-3.2、Si0.6-0.8、Mn6.3-6.5、B0.005-0.008、Ti0.03-0.05、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的耐高温低碳钢材料的生产方法，其特征在于: (1)、将生铁与废铁按1:2比例投入炉中熔化作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧、合金化、采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理等； (2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(I)镁、锌、Ti; (2)、铝、S1、铜；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为8-10分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的耐高温低碳钢材料的生产方法，其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以200-230°C /小时速率升温至905-920°C，保温3-4小时；再以150-170°C /小时速率降温至610-630°C，保温30-60分钟；再以100_120°C /小时速率降温至320-340°C，保温2-3小时；再以150_170°C /小时速率升温至500_520°C，保温2_3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的耐高温低碳钢材料的生产方法，其特征在于:所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉3-4、粘土 13-16、轻质碳酸钙2-3、二氧化硅2-3、氧化锌1-2、硅灰石粉3-4、氢氧化镁10-12、硅藻土 4-5、氢氧化铝8-10、玉石粉3_4、蒙脱石l-2、BaC03 3-4、BaF2 2_3 ;制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2-3%的硅烷偶联剂KH-550、l-2%的纳米碳粉，混合均匀后，在8-15Mpa下压制成坯，然后，在900-950°C下煅烧3-4小时，冷却后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文档编号】C22C38/16GK103667917SQ201310550272
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】梅百荣, 徐志勇 申请人:铜陵安东铸钢有限责任公司