一种钻头、丝锥用的合金钢材料及其制备方法
【专利摘要】一种钻头、丝锥用的合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.7-0.9、钨5.1-5.3、钼1.0-1.2、铬11.2-11.6、锰2.5-2.8、硅0.2-0.3、Ta0.12-0.16、Er0.12-0.16、Nd0.08-0.10余量为铁及其它不可避免的杂质。晶组织，增加了强度和耐磨性，同时具有较高的红硬性，适用于制作长钻头、丝锥，不易折断，使用寿命长；本发明通过合理控制铸后处理温度，分批投放原料，增加了合金的强度、耐磨性，减小了脆性，通过使用废铁作为原料，使合金品质均一。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高了成品率。
【专利说明】一种钻头、丝锥用的合金钢材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种钻头、丝锥用的合金钢材料及其制备方法。
【背景技术】[0002]电钻是一种应用广泛的电动工具，在建筑、加工等领域有广泛的应用。电钻的主要原理是通过电动机的转动，带动驱动作业装置，从而使钻头刮削物体表面以洞穿物体，钻头是电钻必不可少的部件之一。
[0003]目前钻头材料主要是高速钢和硬质合金，这两种合金硬度高、耐磨、红硬性好，而且保持一定韧性，但是电钻在使用过程中，经常出现折断、刀刃易磨损或者弯曲现象，钻头经常需要更换，主要是因为钻头材料的硬度、耐磨性、韧性等性能不能达到平衡。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种钻头、丝锥用的合金钢材料及其制备方法，该磨球材料具有高硬度、耐磨性好、强度高的优点。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种钻头、丝锥用的合金钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.7-0.9、钨 5.1-5.3、钥 L 0-1.2、铬 IL 2-11.6、锰 2.5-2.8、硅 0.2-0.3、Ta0.12-0.16、Er0.12-0.16、Nd0.08-0.10余量为铁及其它不可避免的杂质。
[0006]所述的钻头、丝锥用的合金钢材料的生产方法，其特征在于:
(1)、准备生铁与废铁按1:0.2-0.5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)铬、硅、Er; (2)钨、钥(3)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为20-24分钟，投料后搅拌均匀。
[0007]所述的铸后热处理是:先由室温以250_260°C /小时速率升温至750_760°C，保温50-70分钟，再以250-260 °C /小时速率升温至940-950 °C，保温3_4小时；再以250-2600C /小时速率降温至630-640°C，保温70-80分钟，再以240_250°C /小时速率降温至200-220°C，保温2-3小时；再以170_180°C /小时速率升温至360_380°C，保温40-50分钟，再以170-180°C /小时速率升温至540-550°C，保温3_4小时，取出空冷即得。
[0008]所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:白云石13-15、粘土 30-35、三氧化二铝2-3、纳米钛白粉2-3、铝粉1-2、三聚磷酸钠1-2、三氧化二铁2_3、莹石6_8、玉石粉3_4、蒙脱石1-2、树木灰烬1-2、Na2TiF6 8-10 ;其制备方法是将白云石、粘土、莹石、玉石粉、蒙脱石、树木灰烬混合，加热至2500-3000°C，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
[0009]本发明的有益效果本发明合金钢在保持了足够的硬度的同时，通过添加Ta、Er、Nd，改变了结晶组织，增加了强度和耐磨性，同时具有较高的红硬性，适用于制作长钻头、丝锥，不易折断，使用寿命长；本发明通过合理控制铸后处理温度，分批投放原料，增加了合金的强度、耐磨性，减小了脆性，通过使用废铁作为原料，使合金品质均一。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高了成品率。
【具体实施方式】
[0010]一种钻头、丝锥用的合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为--碳
0.7-0.9、钨 5.1-5.3、钥 1.0-1.2、铬 11.2-11.6、锰 2.5-2.8、硅 0.2-0.3、Ta0.12-0.16、Er0.12-0.16、Nd0.08-0.10余量为铁及其它不可避免的杂质。
[0011]所述的钻头、丝锥用的合金钢材料的生产方法为:
(1)、准备生铁与废铁按1:0.3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)铬、硅、Er;(2)钨、钥(3)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22分钟，投料后搅拌均匀。
[0012]所述的铸后热处理是:先由室温以255°C /小时速率升温至755°C，保温60分钟，再以255°C /小时速率升温至945°C，保温3.5小时；再以255°C /小时速率降温至635°C，保温75分钟，再以245°C /小时速率降温至210°C，保温2.5小时；再以175°C /小时速率升温至370°C，保温45分钟，再以175°C /小时速率升温至545°C，保温3.5小时，取出空冷即得。
[0013]所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:白云石13、粘土 30、三氧化二铝3、纳米钛白粉2、铝粉1、三聚磷酸钠2、三氧化二铁3、莹石6、玉石粉4、蒙脱石1、树木灰烬UNa2TiF6 8 ;其制备方法是将白云石、粘土、莹石、玉石粉、蒙脱石、树木灰烬混合，加热至2500-3000°C，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
[0014]本实施例的钻头、丝锥用的合金钢材料的机械性能为:硬度66HRC，600°C时的硬度48 HRC，冲击吸收功55J，冲击韧性66J/cm2。
【权利要求】
1.一种钻头、丝锥用的合金钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.7-0.9、钨 5.1-5.3、钥 1.0-1.2、铬 11.2-11.6、锰 2.5-2.8、硅 0.2-0.3、Ta0.12-0.16、Er0.12-0.16、Nd0.08-0.10余量为铁及其它不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的钻头、丝锥用的合金钢材料的生产方法，其特征在于: (1)、准备生铁与废铁按1:0.2-0.5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)铬、硅、Er; (2)钨、钥(3)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为20-24分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的钻头、丝锥用的合金钢材料的生产方法，其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以250-260°C /小时速率升温至750-760°C，保温50-70分钟，再以250-2600C /小时速率升温至940-950°C，保温3_4小时；再以250_260°C /小时速率降温至630-6400C，保温70-80分钟，再以240_250°C /小时速率降温至200_220°C，保温2_3小时；再以170-180°C /小时速率升温至360-380°C，保温40-50分钟，再以170_180°C /小时速率升温至540-550°C，保温3- 4小时，取出空冷即得。
【文档编号】C22C33/04GK103820722SQ201410009832
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】章功国, 王泾文, 段宗银, 李纯金, 陈超, 王淑妍, 张少伍, 王晓芬, 谢勇 申请人:马鞍山市恒毅机械制造有限公司