一种低合金钢金属材料及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低合金钢金属材料，其创新点在于：包括以下成分的重量质量百分比：0.26-0.36wt%C、0.80-1.2Si、0.80-1.20wt%Ti、1.00-1.30wt%Cr、≤0.02wt%Al、≤0.02wt%S、0-0.50wt%Ni、10.0-11.20wt%Ca，余量为Fe。本制作方法，其创新点在于：包括熔化、浇铸、冷却和回火热处理步骤；浇铸步骤为采用淬火多级浇铸；冷却步骤采用直接冷却的方式；回火热处理采用降温、回火升温和再次降温阶段进行处理。本发明选用的金属成分及各自的合适的质量比，使得金属材料的附着性、耐腐蚀性、耐热性和导电性优异。与以往不同的制作方法，独创的采用淬火多级浇铸、直接冷却的方式和采用降温、回火升温和再次降温阶段进行处理，制作方法得到的金属材料质量好，制作周期时间短，节约能源，提高了生产效率。
【专利说明】一种低合金钢金属材料及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低合金钢金属材料，本发明还涉及一种低合金钢金属材料的制作方法，属于金属材料及制备领域。
【背景技术】
[0002]金属，特别是碳素钢所代表的铁类金属材料由于可得到高强度和硬度，与其它金属相比廉价，所以被最多地使用。由于铁类金属与铬、镍、钴相比耐腐蚀性、耐热性差，所以由于锈的产生或氧化膜的增长而易在耐久性方面产生问题。因此，多数情况下是使用对铁类金属材料施加树脂涂装或衬垫而成的材料。
[0003]金属材料的应用范围极为广泛，其中汽车制造中所用的金属材料非常多，这其中金属材料的强度和抗冲击不够是目前主要解决的一大因素。金属模具在工业上常用，现有技术的模具制造方法是采用数控机床进行加工，要经过下料、锻坯、退火、初加工、精加工、淬火、回火、打磨、修模等十几道工序完成，其中后工序的淬火工艺要求严格，其报废率也较大，制造要一年时间才能够完成，如果在最后的淬火工艺出现问题，如淬火温度控制不好模具硬度达不到要求，或淬裂导致报废，则损失重大。
[0004]但是，为了保持铁本身所具有的耐热性或耐磨损性、导电性(抗静电性)等，有必要解决耐腐蚀性或导电性等课题。另一方面，在不适用树脂涂装或衬垫的用途中，目前为止多使用将铬、镍、钥等合金化而获得的不锈钢。但是，上述合金的使用因近年来由于资源价格的高涨所带来的经济方面的理由而难以采用的情况正在增加。
[0005]作为弥补铁类金属材料的耐腐蚀性、耐热性、附着性等问题点的现有技术，除磷酸盐处理外，通过铬酸的处理是有效的。但是，由于近年来世界性的环境控制，铬酸逐渐处于难以使用的状况。
[0006]因此，如何研究提高金属材料的附着性、耐腐蚀性、耐热性的性能，并且采用合适的加工方法，得到性能优异的金属材料的同时，也可以达到节约资源，节约成本的目的，是目前该领域的技术人员急需解决的难题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种低合金钢金属材料及其制作方法，节约资源，降低成本。
[0008]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种低合金钢金属材料，其创新点在于:包括以下成分的重量质量百分比:0.26-0.36wt%C、0.80-1.2S1、0.80-1.20wt%T1、
1.00-1.30wt%K 0.02wt%Al、≤ 0.02wt%S、0_0.50wt%N1、10.0-11.20wt%Ca，余量为 Fe。
[0009]进一步的，包括以下成分的重量质量百分比:0.28-0.30wt%C、0.90-1.1S1、
0.90-1.10wt%T1、l.08-1.25wt%Cr、( 0.01wt%Al、( 0.01wt%S、0.2-0.50wt%N1、
10.6-11.09wt%Ca，余量为 Fe。
[0010]进一步的，包括以下成分的重量质量百分比:0.29wt%C、1.0wt%S1、1.0wt%T1、1.15wt%Cr、0.007wt%A、0.009wt%S、0.35wt%N1、ll.03wt%Ca，余量为 Fe。
[0011]本发明的另一个目的是提供一种低合金钢金属材料的制作方法，其创新点在于:包括熔化、浇铸、冷却和回火热处理步骤；所述浇铸步骤为采用淬火多级浇铸；所述冷却步骤采用直接冷却的方式；所述回火热处理采用降温、回火升温和再次降温阶段进行处理。
[0012]进一步的，所述淬火多级浇铸步骤具体为采用将金属材料按照亚或共析钢的熔化期到还原期期间，先在1050-1220°C的温度下进行浇铸1-1.5h，之后升温至1350_1420°C的温度下，连续浇铸0.5-lh,随后，再次升温至1550-1620°C的温度下，连续浇铸0.5_lh。
[0013]进一步的，所述冷却步骤为直接在900-950°C温度下脱模放入保温介质内进行冷却，控制冷却时间为l_2h，冷却介质为冷空气。
[0014]进一步的，所述回火热处理步骤具体为将冷却至900-950°C温度的金属材料先降至560-600°C后，升温处理，控制升温温度为760-800°C，保温lOmin，接着降温处理，控制降温温度为 460-500°C，保温 20-30min。
[0015]本发明的有益效果如下:
(I)本发明选用的金属成分及各自的合适的质量比，使得金属材料的附着性、耐腐蚀性、耐热性和导电性优异。
[0016](2)本发明的低合金钢金属材料，在工业应用中机械性能强，适当增加碳钢中硅含量，并加入微量钛等合金元素，可大大提高钢的强度；加入少量铝、少量铬和碳化物形成元素，降低钢中碳含量则可得到超低碳贝氏体组够其强度很高，并保持较好的塑性和韧性，可塑性好。
[0017](3)本发明的方法采用与以往不同的制作方法，独创的采用淬火多级浇铸、直接冷却的方式和采用降温、回火升温和再次降温阶段进行处理，制作方法得到的金属材料质量好，制作周期时间短，节约能源，提高了生产效率。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
[0019]实施例1
一种低合金钢金属材料，包括以下成分的重量质量百分比:0.26wt%C、0.80S1、
0.80wt%T1、l.00wt%K 0.02wt%Al、≤ 0.02wt%S、0wt%N1、10.0wt%Ca，余量为 Fe。
[0020]一种低合金钢金属材料的制作方法:包括熔化、浇铸、冷却和回火热处理步骤，采用常规熔化工艺后，进行浇铸；
浇铸:将金属材料按照亚或共析钢的熔化期到还原期期间，先在1050-1220°C的温度下进行浇铸1-1.5h，之后升温至1350-1420°C的温度下，连续浇铸0.5-lh,随后，再次升温至1550-1620°C的温度下，连续浇铸0.5-lh ；
冷却:冷却步骤为直接在900-950°C温度下脱模放入保温介质内进行冷却，控制冷却时间为l_2h，冷却介质为冷空气； 回火热处理:回火热处理步骤具体为将冷却至900-950°C温度的金属材料先降至560-600°C后，升温处理，控制升温温度为760-800°C，保温lOmin，接着降温处理，控制降温温度为 460-500°C，保温 20-30min。
[0021]本实施例中适当增加碳钢中硅含量，并加入微量钛等合金元素，可大大提高钢的强度；加入少量铝、少量铬和碳化物形成元素，降低钢中碳含量则可得到超低碳贝氏体组够其强度很高，并保持较好的塑性和韧性，可塑性好。
[0022]实施例2
一种低合金钢金属材料，包括以下成分的重量质量百分比:0.30wt%C、1.1S1、1.10wt%T1、l.25wt%K 0.01wt%Al、 0.01wt%S、0.50wt%N1、ll.09wt%Ca，余量为 Fe。
[0023]一种低合金钢金属材料的制作方法:包括熔化、浇铸、冷却和回火热处理步骤，采用常规熔化工艺后，进行浇铸；
浇铸:将金属材料按照亚或共析钢的熔化期到还原期期间，先在1050-1220°C的温度下进行浇铸1-1.5h，之后升温至1350-1420°C的温度下，连续浇铸0.5-lh,随后，再次升温至1550-1620°C的温度下，连续浇铸0.5-lh ；
冷却:冷却步骤为直接在900-950°C温度下脱模放入保温介质内进行冷却，控制冷却时间为l_2h，冷却介质为冷空气；
回火热处理:回火热处理步骤具体为将冷却至900-950°C温度的金属材料先降至560-600°C后，升温处理，控制升温温度为760-800°C，保温lOmin，接着降温处理，控制降温温度为 460-500°C，保温 20-30min。
[0024]本实施例中适当增加碳钢中硅含量，并加入微量钛等合金元素，可大大提高钢的强度；加入少量铝、少量铬和碳化物形成元素，降低钢中碳含量则可得到超低碳贝氏体组够其强度很高，并保持较好的塑性和韧性，可塑性好。
[0025]实施例3
一种低合金钢金属材料，包括以下成分的重量质量百分比:0.29wt%C、1.0wt%S1、
1.0wt%T1、l.15wt%Cr、0.007wt%A、0.009wt%S、0.35wt%N1、ll.03wt%Ca，余量为 Fe。按照实施例I或2的制作方法进行制作，合金材料性能优越。
[0026]以上实施例的性能参数实验:
(1)耐腐蚀性试验:将进行过处理的合金试验板和SUS430试验版采用盐水喷雾试验法(JIS Z 2371)试验1000小时，按照以下标准评价试验后的生锈程度:
5、未见生锈
4、锈面积不足1%
3、锈面积I%以上、不足5%
2、锈面积5%以上、不足20%
1、锈面积20%以上
(2)附着性试验:在进行过处理的合金试验板和SPC试验板的表面涂布约100g/m2涂布量的将A液和B液以1:1充分混合的2组分型环氧粘结剂放置24小时。进一步将涂布有所述粘结剂的合金试验板或SPC试验板在加热至60°C的5% NaOH水溶液中浸溃60分钟，水洗干燥后用老虎钳固定样品的一端，以粘结剂的涂布面为外侧，在中部弯曲至90度的角度，如下评价弯曲部分的剥离状态:
5、无剥离
4、无剥离,有龟裂
3、剥离不足20%，有龟裂
2、剥离20%以上、不足50%，龟裂大1、剥离50%以上
(3)耐热附着性试验:
在进行过处理的SPC试验板和SPC试验板的表面涂布约100g/m2涂布量的耐热导电性无机粘结剂，于室温干燥后，用电炉于100(TC在空气氛下高温氧化处理2小时。在试验后的板冷却至室温后，粘贴胶带，揭下评价有无剥离。
[0027] 5、无剥离4、剥离不足1%
3、剥离1%以上、不足5%
2、剥离5%以上、不足30%
1、剥离30%以上
表1
【权利要求】
1.一种低合金钢金属材料，其特征在于:包括以下成分的重量质量百分比:0.26-0.36wt%C、0.80-1.2S1、0.80-1.20wt%T1、l.00-1.30wt%Cr, ( 0.02wt%AU(0.02wt%S、0-0.50wt%N1、10.0-11.20wt%Ca，余量为 Fe。
2.根据权利要求1所述的低合金钢金属材料，其特征在于:包括以下成分的重量质量百分比:0.28-0.30wt%C、0.90-1.1Si,0.90-1.10wt%T1、l.08-1.25wt%K 0.01wt%Al、(0.01wt%S、0.2-0.50wt%N1、10.6-11.09wt%Ca，余量为 Fe。
3.根据权利要求1所述的低合金钢金属材料，其特征在于:包括以下成分的重量质量百分比:0.29wt%C、l.0wt%S1、l.0wt%T1、l.15wt%Cr、0.007wt%A、0.009wt%S、0.35wt%N1、11.03wt%Ca，余量为 Fe。
4.一种权利要求1所述低合金钢金属材料的制作方法，其特征在于:包括熔化、浇铸、冷却和回火热处理步骤；所述浇铸步骤为采用淬火多级浇铸；所述冷却步骤采用直接冷却的方式；所述回火热处理采用降温、回火升温和再次降温阶段进行处理。
5.根据权利要求4所述的低合金钢金属材料的制作方法，其特征在于:所述淬火多级浇铸步骤具体为采用将金属材料按照亚或共析钢的熔化期到还原期期间，先在1050-1220 0C的温度下进行浇铸1-1.5h，之后升温至1350_1420°C的温度下，连续浇铸0.5-lh，随后，再次升温至1550-1620°C的温度下，连续浇铸0.5_lh。
6.根据权利要求4所述的低合金钢金属材料的制作方法，其特征在于:所述冷却步骤为直接在900-950°C温度下脱模放入保温介质内进行冷却，控制冷却时间为l_2h，冷却介质为冷空气。
7.根据权利要求4所述的低合金钢金属材料的制作方法，其特征在于:所述回火热处理步骤具体为将冷却至900-950°C温度的金属材料先降至560-600°C后，升温处理，控制升温温度为760-800°C，保温lOmin，接着降温处理，控制降温温度为460-500°C，保温20_30mino
【文档编号】C21D1/18GK104164622SQ201410396860
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2014年8月13日
【发明者】李瑞国 申请人:无棣向上机械设计服务有限公司