一种耐腐蚀高碳钢合金材料及其制备方法
【专利摘要】一种耐腐蚀高碳钢合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.7-1.0、硅0.7-0.9、铜0.2-0.4、铝0.05-0.08、锰3.3-2.5、镍6.0-6.5、钛0.05-0.09、硼0.3-0.5、Mo0.1-0.3、Nb0.002-0.005、Ta0.001-0.003、Co0.03-0.05、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。本发明通过使用铌、铝等原料组合，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极高的强度、硬度、耐磨性，低热敏感性、低回火脆性，还具有耐大气腐蚀和耐高温下氢、氮、氨的腐蚀性能的特点；通过加入精炼剂，气孔度降低1-2度。
【专利说明】一种耐腐蚀高碳钢合金材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属材料制备领域，尤其涉及一种耐腐蚀高碳钢合金材料及其制备方法。
【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腐蚀高碳钢合金材料及其制备方法，该合金材料具有极高的耐磨性、硬度和耐磨性的特点。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种耐腐蚀高碳钢合金材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.7-1.0、硅 0.7-0.9、铜 0.2-0.4、铝 0.05-0.08、锰 3.3-2.5、镍 6.0-6.5、钛 0.05-0.09、硼 0.3-0.5、Mo0.1-0.3、Nb0.002-0.005、Ta0.001-0.003、Co0.03-0.05、P ≤ 0.030、S≤0.030、余量为铁。
[0005]所述的耐腐蚀高碳钢合金材料的生产方法，其特征在于:
(I)、将生铁与废铁按1:1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)硅、镍、铜；(2 )铝、锰、Nb ;
(3)钛、硼、Ta ;(4)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]所述的铸后热处理是:先由室温以200_230°C /小时速率升温至920_930°C，保温3-4小时；再以140-160°C/小时速率降温至630-650°C，保温40-60分钟；再以100_120°C /小时速率降温至330-350°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、凹凸棒土 100-120、生石灰2-3、纳米玉石粉3-4、蒙脱石粉1-2、珍珠岩95-110、BaC03 3_4、氟硅酸钠4_5、氟化钙2-3 ;制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态并搅拌均匀去渣，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
本发明通过使用铌、铝等原料组合，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极高的强度、硬度、耐磨性，低热敏感性、低回火脆性，还具有耐大气腐蚀和耐高温下氢、氮、氨的腐蚀性能的特点；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]一种耐腐蚀高碳钢合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳
0.7-1.0、硅 0.7-0.9、铜 0.2-0.4、铝 0.05-0.08、锰 3.3-2.5、镍 6.0-6.5、钛 0.05-0.09、硼
0.3-0.5,Mo0.1-0.3,Nb0.002-0.005,Ta0.001-0.003,Co0.03-0.05,P ( 0.030,S ( 0.030、余量为铁。
[0010]所述的耐腐蚀高碳钢合金材料的生产方法，其特征在于:
(I)、将生铁与废铁按1:1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)硅、镍、铜；(2 )铝、锰、Nb ;
(3)钛、硼、Ta ;(4)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]所述的铸后热处理是:先由室温以2201:/小时速率升温至9251:，保温3.5小时；再以150°C /小时速率降温至640°C，保温50分钟；再以110°C /小时速率降温至340°C，保温2.5小时；再以160°C /小时速率升温至540°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:所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:工具钢粉3、凹凸棒土 100-、生石灰2、纳米玉石粉3、蒙脱石粉2、珍珠岩95、BaC03 4、氟硅酸钠4、氟化钙3 ;制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态并搅拌均匀去渣，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]本发明耐腐蚀高碳钢合金材料的机械性能为:拉伸强度81380MPa，屈服强度973MPa，延伸率12%，断面收缩率22%，冲击吸收功48J，冲击韧性58J/cm2，硬度295HB。
【权利要求】
1.一种耐腐蚀高碳钢合金材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.7-1.0、硅 0.7-0.9、铜 0.2-0.4、铝 0.05-0.08、锰 3.3-2.5、镍 6.0-6.5、钛 0.05-0.09、硼 0.3-0.5、Mo0.1-0.3、Nb0.002-0.005、Ta0.001-0.003、Co0.03-0.05、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀高碳钢合金材料的生产方法，其特征在于: (1)、将生铁与废铁按1:1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)硅、镍、铜；(2)铝、锰、Nb；(3)钛、硼、Ta ; (4)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所述的耐腐蚀高碳钢合金材料的生产方法，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920-930°C，保温3_4小时；再以140-160°C /小时速率降温至630-650°C，保温40-60分钟；再以100_120°C /小时速率降温至330-350°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所述的耐腐蚀高碳钢合金材料的生产方法，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、凹凸棒土 100-120、生石灰2-3、纳米玉石粉3-4、蒙脱石粉1_2、珍珠岩95-110、BaC03 3_4、氣娃酸纳4_5、氣化|丐2-3 ;制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态并搅拌均匀去渣，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】C22C38/16GK103882310SQ201410059352
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】黄浩 申请人:芜湖市鸿坤汽车零部件有限公司