耐磨易成型特种钢及其加工方法
【专利摘要】本发明所提供的耐磨易成型特种钢，其成分质量百分比为：含有碳0.01～0.03％，铬10～15％，镍4～8％，钨0.4～0.5％，镁0.4～0.5％，钼0.1～0.12％，其余为铁。本发明所提供的特种钢本发明所提供的特种钢，易加工成型，耐磨损，可用于制备耐硝酸、冷磷酸、有机酸及盐、碱溶液腐蚀的设备零件。增加了合金材料类别、调整了各种材料元素的比例成分，在制备材料中增加镍、铬、钨、镁、钼等，使得特种钢中含有合理配比的镍、铬、钨、镁、钼等元素，大大增加特种钢材的耐磨性能，且具有一定抗腐蚀性能，易加工成型，具备一定的减震性能，解决了零件易磨损、易生锈的问题，延长其使用寿命。
【专利说明】
耐磨易成型特种钢及其加工方法
技术领域
[0001]本发明属于冶金技术领域，涉及一种特种钢，具体涉及一种耐磨耐蚀的特种钢及其加工方法。
【背景技术】
[0002]特种钢也叫合金钢。在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种不同的特殊性能。
[0003]合金钢种类很多，通常按合金元素含量多少分为低合金钢(含量〈5%)，中合金钢(含量5%?10%)，高合金钢(含量>10%);按质量分为优质合金钢、特质合金钢;按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢(如软磁钢、永磁钢、无磁钢)等。在钢中除含铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素以外，还含有一定量的合金元素，钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、硌、矾、钛、铌、硼、铅、稀土等其中的一种或几种，这种钢叫合金钢。各国的合金钢系统，随各自的资源情况、生产和使用条件不同而不同，国外以往曾发展镍、硌钢系统，我国则发现以硅、锰、钒、钛、铌、硼、铅、稀土为主的合金钢系统合金钢在钢的总产量中约占百分之十几，一般是在电炉中冶炼的按用途可以把合金钢分为8大类，它们是:合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热不起皮钢，电工用硅钢。
[0004]在工业生产中，有些化工生产设备中的某些部件生产过程中不易成型，使用过程中很容易经受磨损，因此对钢的要求较为苛刻。
【发明内容】
[0005]发明目的:针对现有技术中某些化工设备零件的特殊要求，本发明的第一个目的是提供一种耐磨易成型特种钢，本发明的另一个目的是提供该耐磨易成型特种钢的加工方法。
[0006]技术方案:本发明所提供的耐磨易成型特种钢，其成分质量百分比为:含有碳0.01?0.03%，铬10?15%，镍4?8%，钨0.4?0.5%，镁0.4?0.5%，钼0.I?0.12%，其余为铁。
[0007]我们研究发现在普通的碳素钢中，加入铬能够有效地提高钢材的淬火性和回火阻抗性，提高钢材的强度，并且铬还可以降低碳的活度，提高钢材的浸碳性，并形成微细碳化物，可降低加热、乳制和热处理过程中的钢材表面脱碳和石墨化倾向，提高韧性和耐磨损性;但是，铬含量过高时，反而大量形成铬的碳化物，恶化钢材的弹减性能和韧性。因此，在本发明中，控制钢材中铬的含量为1?15 % (质量百分比)，最优含量为12 %
[0008]同时，加入少量的镍，可耐各种酸腐蚀和应力腐蚀，而且更加坚韧，有磁性和良好的可塑性，焊接性能也好;在650?1000°C高温下有较高的强度和抗氧化、抗燃气腐蚀能力。在本发明中，控制在钢材中镍的含量为4%?8%，最优含量为7%。
[0009]此外，我们还发现加入微量的钨可以提高钢材耐大气腐蚀的性能。
[0010]此外，加入少量的镁和钼，可使得钢的晶粒更加细致均匀，易加工成型，同时较之于普通钢材，其具备一定的阻尼特性，在具备更高的耐磨性和耐高温性的同时，具备一定的减震性能，从而满足一些对舒适性、安全性更高的应用需求。
[0011]本发明的一个优选方案为:所述耐磨易成型特种钢，其成分重量百分比为:含有碳
0.02%，铬 12%，镍7%，钨0.4%，镁0.45%，钼0.11%，其余为铁。
[0012]更进一步的，我们发现如果在上述技术方案中加入微量的铌，可以进一步增强钢材的耐腐蚀性，研究发现，原因在于本发明在进行热处理时，呈现奥氏体+碳化物的组织，碳化物的存在，对钢的耐蚀性有很大影响，奥氏体在450?850 °C下加热，由于晶界析出铬的碳化物Cr23C6,使得晶界附近的含铬量降低，引起晶间腐蚀。因此，我们在其中加入微量的铌，使之优先与碳结合形成NbC，其稳定性高，使得铬保留在基体中，避免晶界贫铬，从而减轻刚的晶界腐蚀倾向。此外，NbC在晶内析出呈弥散分布，且高温下不易长大，可以提高本发明的高温强度。对于本发明来说，铌的含量为0.3?0.8 %时，最为合适，优选0.52 %。
[0013]本发明含铌的一个优选方案为:所述耐磨易成型特种钢，其成分重量百分比为:含有碳0.02%，铬 12%，镍7%，钨0.4%，镁0.45%，钼0.11%，铌0.52%，其余为铁。
[0014]本发明还公开了上述特种钢获得的方法，包括以下步骤:下料、锻造、正火、加工、渗碳、预冷淬火、低温回火、表面处理。
[0015]所述的锻造，其温度为1530?1580°C，热处理扩散退火温度1100?1150°C，4?6小时，固溶处理温度1050?1150 °C，2小时，时效处理为560 V。
[0016]所述的正火温度为950°C?970°C。
[0017]所述的渗碳，渗碳温度为920°C，时间为6?8h，以丙酮为渗碳剂。
[0018]所述的预冷淬火为，预冷至870?880°C，然后进行油冷，冷却至室温。
[0019]所述的回火是在200°C时回火2?3h。
[0020]有益效果:本发明所提供的特种钢，易加工成型，耐磨损，可用于制备耐硝酸、冷磷酸、有机酸及盐、碱溶液腐蚀的设备零件。增加了合金材料类别、调整了各种材料元素的比例成分，在制备材料中增加镍、铬、钨、镁、钼等，使得特种钢中含有合理配比的镍、铬、钨、镁、钼等元素，大大增加特种钢材的耐磨性能，且具有一定抗腐蚀性能，易加工成型，具备一定的减震性能，解决了零件易磨损、易生锈的问题，延长其使用寿命。
【具体实施方式】
:
[0021]实施例1
[0022]特种钢的成分为:碳0.01%，铬10%，镍4%，钨0.4%，镁0.4%，钼0.1%，其余为铁。
[0023]其加工方法为:按照上述比例，进行原料配比，混合，下料。
[0024]锻造温度为1530?1580°C，热处理扩散退火温度1100?1150°C，4小时，固溶处理温度1050?1150°C，2小时。
[0025]正火温度为950 0C?970 °C。加工，然后渗碳，渗碳温度为920 °C，时间为6h，以丙酮为渗碳剂。
[0026]预冷至870?880°C，然后进行油冷淬火，至室温。最后在200°C时回火2h。表面处理后得到产品。经试验检测，所得特种钢硬度为217HBW。
[0027]实施例2
[0028]特种钢的成分为:碳0.03%，铬15%，镍8%，钨0.5%，镁0.5%，钼0.12%，其余为铁。
[0029]其加工方法为:按照上述比例，进行原料配比，混合，下料。
[0030]锻造温度为1530?1580°C，热处理扩散退火温度1100?1150°C，6小时，固溶处理温度1050?1150°C，2小时。
[0031 ] 正火温度为950 0C?970 °C。加工，然后渗碳，渗碳温度为920 °C，时间为8h，以丙酮为渗碳剂。
[0032]预冷至870?880°C，然后进行油冷淬火，至室温。最后在200°C时回火3h。表面处理后得到产品。经试验检测，所得特种钢硬度为216HBW。
[0033]实施例3
[0034]特种钢的成分为:碳0.02%，铬12%，镍7%，钨0.4%，镁0.45%，钼0.11%，其余为铁。
[0035]其加工方法为:按照上述比例，进行原料配比，混合，下料。
[0036]锻造温度为1530?1580°C，热处理扩散退火温度1100?1150°C，6小时，固溶处理温度1050?1150°C，2小时。
[0037]正火温度为950 0C?970 °C。加工，然后渗碳，渗碳温度为920 °C，时间为6h，以丙酮为渗碳剂。
[0038]预冷至870?880°C，然后进行油冷淬火，至室温。最后在200°C时回火3h。表面处理后得到产品。经试验检测，所得特种钢硬度为218HBW。
[0039]实施例4
[0040]特种钢的成分为:碳0.01%，铬10%，镍4%，钨0.4%，镁0.4%，钼0.1%，铌0.3%，
其余为铁。
[0041]其加工方法为:按照上述比例，进行原料配比，混合，下料。
[0042]锻造温度为1530?1580°C，热处理扩散退火温度1100?1150°C，4小时，固溶处理温度1050?1150°C，2小时。
[0043]正火温度为950 0C?970 °C。加工，然后渗碳，渗碳温度为920 °C，时间为6h，以丙酮为渗碳剂。
[0044]预冷至870?880°C，然后进行油冷淬火，至室温。最后在200°C时回火2h。表面处理后得到产品。经试验检测，所得特种钢硬度为219HBW。
[0045]实施例5
[0046]特种钢的成分为:碳0.03%，铬15%，镍8%，钨0.5%，镁0.5%，钼0.12%，铌0.8%，其余为铁。
[0047]其加工方法为:按照上述比例，进行原料配比，混合，下料。
[0048]锻造温度为1530?1580°C，热处理扩散退火温度1100?1150°C，6小时，固溶处理温度1050?1150°C，2小时。
[0049]正火温度为950 0C?970 °C。加工，然后渗碳，渗碳温度为920 °C，时间为8h，以丙酮为渗碳剂。
[0050]预冷至870?880°C，然后进行油冷淬火，至室温。最后在200°C时回火3h。表面处理后得到产品。经试验检测，所得特种钢硬度为220HBW。
[0051 ] 实施例6
[0052]特种钢的成分为:碳0.02%，铬12%，镍7%，钨0.4%，镁0.45%，钼0.11%，铌
0.52%，其余为铁。
[0053]其加工方法为:按照上述比例，进行原料配比，混合，下料。
[0054]锻造温度为1530?1580°C，热处理扩散退火温度1100?1150°C，6小时，固溶处理温度1050?1150°C，2小时。
[0055]正火温度为950 0C?970 °C。加工，然后渗碳，渗碳温度为920 °C，时间为6h，以丙酮为渗碳剂。
[0056]预冷至870?880°C，然后进行油冷淬火，至室温。最后在200°C时回火3h。表面处理后得到产品。经试验检测，所得特种钢硬度为221HBW。
[0057]以上实施列对本发明不构成限定，相关工作人员在不偏离本发明技术思想的范围内，所进行的多样变化和修改，均落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种耐磨易成型特种钢，成份以铁为主，其特征在于控制碳含量小于0.03%，所述特种钢的还包括铬、镍、钨、镁、钼。2.根据权利要求1所述的耐磨易成型特种钢，其特征在于所述特种钢各成分质量百分比为: 碳 0.01 ?0.03%， 络10?15%， 镍4?8%， 钨 0.4?0.5%， 镁 0.4?0.5%， 钼 0.1 ?0.12%， 铁余量。3.根据权利要求1所述的耐磨易成型特种钢，其特征在于所述特种钢各成分质量百分比为: 碳 0.02%, 铬 12%， 镍?%, 钨 0.4%， 镁 0.45%, 钼 0.11%， 铁余量。4.根据权利要求1所述的耐磨易成型特种钢，其特征在于其成分中还含有铌0.3?0.8%。5.如权利要求1?4所述的耐磨易成型特种钢的加工方法，其特征在于包括以下步骤:下料、锻造、正火、加工、渗碳、预冷淬火、低温回火、表面处理。6.根据权利要求5所述的耐磨易成型特种钢的加工方法，其特征在于锻造时，其温度为1530?1580°C，热处理扩散退火温度1100?1150°C，4?6小时，固溶处理温度1050?1150°C，2小时。7.根据权利要求5所述的耐磨易成型特种钢的加工方法，其特征在于正火温度为950°C?970 cC ο8.根据权利要求5所述的耐磨易成型特种钢的加工方法，其特征在于所述的渗碳，渗碳温度为920°C，时间为6?8h，以丙酮为渗碳剂。9.根据权利要求5所述的耐磨易成型特种钢的加工方法，其特征在于所述的预冷淬火为，预冷至870?880°C，然后进行油冷，冷却至室温。10.根据权利要求5所述的耐磨易成型特种钢的加工方法，其特征在于所述的回火是在200°C时回火2?3h。
【文档编号】C22C38/48GK105821342SQ201610349360
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】张斌
【申请人】江苏金基特钢有限公司