一种钻头用合金钢材料及其制备方法
【专利摘要】一种钻头用合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.7-0.9、Mo3.3-2.5、Cr1.0-1.2、Si0.2-0.5、Co2.6-2.8、镍6.3-2.5、钒0.005-0.008、铌1.2-2.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。本发明通过使用钴、镍、铬等原料组合，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综合力学性能，尤其具有高强度、高硬度、高耐磨性和耐高温等特点，适合用于钻头等部件，可以显著延长抗磨部件寿命，降低机械的损坏率，增加了安全系数；并使用部分废铁作为原料，提高合金的质量稳定均一。通过加入精炼剂，气孔度降低1-2度。
【专利说明】一种钻头用合金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，尤其涉及一种钻头用合金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钻头用合金钢材料及其制备方法，该合金材料具有高的耐磨性、硬度、耐高温、耐冲击的特点。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种钻头用合金钢材料，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、Μο3.3-2.5、Crl.0-1.2、Si0.2-0.5、Co2.6-2.8、镍 6.3-2.5、隹凡 0.005-0.008、银
1.2-2.5、P≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量为铁。
[0005]所述的钻头用合金钢材料的生产方法:
(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:(l)S1、铌；(2)Mo、钒、Co;(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为9-11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_200°C /小时速率升温至925_945°C，保温3-4小时；再以140-160°C /小时速率降温至620-630°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530_550°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 9_12、氧化镁3_4、氯化锌2-3、氟铝酸钠5-6、氧化铝1-2、铝矾土 5-6、硼化钒1_2、二甲基氧化锡1_2、氢氧化铝8-10、玉石粉3-4、蒙脱石1-2 ;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
本发明通过使用钴、镍、铬等原料组合，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综合力学性能，尤其具有高强度、高硬度、高耐磨性和耐高温等特点，适合用于钻头等部件，可以显著延长抗磨部件寿命，降低机械的损坏率，增加了安全系数；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]一种钻头用合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为--碳0.7-0.9、Μο3.3-2.5、Crl.0-1.2、Si0.2-0.5、Co2.6-2.8、镍 6.3-2.5、隹凡 0.005-0.008、银 1.2-2.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
[0010]所述的钻头用合金钢材料的生产方法:
(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:(l)S1、铌；(2)Mo、钒、Co;(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为10分钟，投料后搅拌均匀。
[0011]所述的铸后热处理是:先由室温以190°C /小时速率升温至935°C，保温3.5小时；再以150°C /小时速率降温至625°C，保温40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540°C，保温2.6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3、粘土 9、氧化镁3、氯化锌2、氟铝酸钠6、氧化铝1、铝矾土 5、硼化钒1、二甲基氧化锡1、氢氧化铝8、玉石粉4、蒙脱石I ;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。
[0013]本发明钻头用合金钢材料的机械性能为:拉伸强度1356MPa，屈服强度956MPa，延伸率12%，断面收缩率22%，冲击吸收功50J，冲击韧性60J/cm2，硬度295HB。
【权利要求】
1.一种钻头用合金钢材料，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、Mo3.3-2.5,Crl.0-1.2,Si0.2-0.5、Co2.6-2.8、镍 6.3-2.5、钒 0.005-0.008、银1.2-2.5、P ≤ 0.030、S ≤0.030、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的钻头用合金钢材料的生产方法，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:(l)S1、铌；(2)Mo、钒、Co;(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为9-11分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的钻头用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180-200°C /小时速率升温至925-945°C，保温3_4小时；再以140-1600C /小时速率降温至620-630°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530_550°C，保温2_3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的钻头用合金钢材料的生产方法，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 9-12、氧化镁3-4、氯化锌2-3、氟铝酸钠5-6、氧化铝1-2、铝矾土 5-6、硼化钒1-2、二甲基氧化锡1_2、氢氧化铝8_10、玉石粉3_4、蒙脱石1-2 ;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、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】C22C33/04GK103789678SQ201410034544
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月25日 优先权日:2014年1月25日
【发明者】王子彬, 孙涛, 牛敬仁, 李士杰, 赵峰, 韩飞 申请人:安徽省临泉县智创精机有限公司