一种轴承用含钨镝锰钢材料及其制备方法
【专利摘要】一种轴承用含钨镝锰钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳1.2-1.4、硅1.1-1.3、锰8.2-9.4、钨1.3-1.5、Gd0.02-0.04、Dy0.20-0.28、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。本发明通过使用钨元素、稀土元素Dy、Gd，使得锰钢比起现有的钢种具有韧性好，屈服强度高，加工硬化程度高，耐磨性能更好等优势。本发明的锰钢适于制备磨损特别是冲击磨损工况用的零部件，如大型泵车轴承等，使用寿命长，安全系数高。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，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。
【专利说明】一种轴承用含钨镝锰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，尤其涉及一种轴承用含钨镝锰钢材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]泵阀工作的环境多样，恶劣，对材质的要求很高，目前泵阀用的合金钢有多种多样，技术有很大进步，但是仍有很多问题存在，如耐磨性、硬度、防锈性能、耐腐蚀性能、耐高低温性能、脆性、韧性等，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轴承用含钨镝锰钢材料及其制备方法，该合金材料具有屈服强度高、耐冲击、耐磨、热强高的优点。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种轴承用含钨镝锰钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 1.2-1.4、硅 1.1-1.3、锰 8.2-9.4、钨 1.3-1.5、Gd0.02-0.04、Dy0.20-0.28、S ≤ 0.04、P≤0.04、余量为铁。
[0005]所述的轴承用含钨镝锰钢材料的生产方法，其特征在于:
(I)、准备生铁与废铁按1:0.5-1比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、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)锰；(2 )硅、Dd ; (3 )其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
[0006]所述的铸后热处理是:先由室温以180_190°C /小时速率升温至500-510°C，保温60-70分钟，再以180-190°C /小时速率升温至700_710°C，再以150_160°C /小时速率降温至600-610°C，再以170-180°C /小时速率升温至890-900°C，保温3-4小时；再以150-1600C /小时速率降温至600-610°C，再以200-210°C /小时速率升温至700_710°C，再以150-160°C /小时速率降温至500-510°C，保温70-80分钟；再以150_160°C /小时速率降温至220-230°C，保温2-3小时；再以200-210°C /小时速率升温至300-310°C，再以150-160°C /小时速率降温至200-210°C，再以180_190°C /小时速率升温至510_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30-34、氢氧化铝2-3、方解石
4-5、硫酸锌1-2、麦饭石1-2、蒙脱石1-2、玉石2-3、阳起石3_4、氟化钙1_2、氟硅酸钠4_5 ；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ΚΗ_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
本发明通过使用钨元素、稀土元素Dy、Gd，使得锰钢比起现有的钢种具有韧性好，屈服强度高，加工硬化程度高，耐磨性能更好等优势。本发明的锰钢适于制备磨损特别是冲击磨损工况用的零部件，如大型泵车轴承等，使用寿命长，安全系数高。本发明使用部分废铁作为原料，并经过二次精炼，合理控制铸后热处理温度，分批投放原料，使合金品质更稳定均一，提高综合力学性能。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，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]一种轴承用含钨镝锰钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳
1.2-1.4、硅 1.1-1.3、锰 8.2-9.4、钨 1.3-1.5、Gd0.02-0.04、Dy0.20-0.28、S ≤ 0.04、Ρ≤0.04、余量为铁。
[0010]所述的轴承用含钨镝锰钢材料的生产方法为:
(1)、准备生铁与废铁按1:0.8比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、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)锰；(2 )硅、Dd ; (3 )其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为24分钟，投料后搅拌均匀。
[0011]所述的铸后热处理是:先由室温以185°C /小时速率升温至505°C，保温65分钟，再以185°C /小时速率升温至705°C，再以155°C /小时速率降温至605°C，再以175°C /小时速率升温至895°C，保温3.5小时；再以155°C /小时速率降温至605°C，再以205°C /小时速率升温至705°C，再以155°C /小时速率降温至505°C，保温75分钟；再以155°C /小时速率降温至225°C，保温2.5小时；再以205°C /小时速率升温至305°C，再以155°C /小时速率降温至205°C，再以185°C /小时速率升温至515°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32、氢氧化铝2.5、方解石4.5、硫酸锌1.5、麦饭石1.5、蒙脱石1.5、玉石2.6、阳起石3.5、氟化|丐1.5、氟娃酸钠4.5 ;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150目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2.4%的硅烷偶联剂KH-550、1.5%的纳米碳粉，混合均匀后，在12Mpa下压制成坯，然后，在930°C下煅烧3.5小时，冷却后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0013]本发明轴承用含钨镝锰钢材料的机械性能为:拉伸强度1298MPa，屈服强度945MPa，延伸率13.8%，断面收缩率18.2%，冲击吸收功52.2J，冲击韧性63.1j/cm2，硬度294HB。
【权利要求】
1.一种轴承用含钨镝锰钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 1.2-1.4、硅 1.1-1.3、锰 8.2-9.4、钨 1.3-1.5、Gd0.02-0.04、Dy0.20-0.28、S ( 0.04、P≤0.04、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的轴承用含钨镝锰钢材料的生产方法，其特征在于:(1)、准备生铁与废铁按1:0.5-1比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、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)锰；(2 )硅、Dd ; (3 )其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的轴承用含钨镝锰钢材料的生产方法，其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以180-190°C /小时速率升温至500-510°C，保温60-70分钟，再以180-190°C /小时速率升温至700-710°C，再以150_160°C /小时速率降温至600_610°C，再以170-180°C /小时速率升温至890-900°C，保温3-4小时；再以150_160°C /小时速率降温至600-610°C，再以200-210°C /小时速率升温至700-710°C，再以150_160°C /小时速率降温至500-510°C，保温70-80分钟；再以150_160°C /小时速率降温至220_230°C，保温2-3小时；再以200-210°C /小时速率升温至300-310°C，再以150_160°C /小时速率降温至200-210°C，再以180-190°C /小时速率升温至510_520°C，保温2_3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的轴承用含钨镝锰钢材料的生产方法，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30-34、氢氧化铝2-3、方解石4-5、硫酸锌1_2、麦饭石1-2、蒙脱石1-2、玉石2-3、阳起石3-4、氟化钙1_2、氟硅酸钠4_5 ;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ΚΗ_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。
【文档编号】C21C7/00GK103643113SQ201310558344
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】孔华英 申请人:铜陵市肆得科技有限责任公司