一种滚珠轴承用锰钢材料及其制备方法
【专利摘要】一种滚珠轴承用锰钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.4、硅0.2-0.4、锰9.2-9.8、铬0.6-0.8、La0.1-0.15、Sc0.1-0.14、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。本发明在中低碳锰钢的基础上添加铬和钪、镧等稀土元素，得到的合金钢硬度高、耐冲击、耐磨性好、韧性好、耐腐蚀,适用于大型泵车的滚珠轴承等承重、强磨损的部件，不易损坏；本发明使用部分废铁作为原料，并经过二次精炼，使品质更稳定均一。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，氧化夹杂物在2级左右。
【专利说明】一种滚珠轴承用锰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，尤其涉及一种滚珠轴承用锰钢材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]泵阀工作的环境多样，恶劣，对材质的要求很高，目前泵阀用的合金钢有多种多样，技术有很大进步，但是仍有很多问题存在，如耐磨性、硬度、防锈性能、耐腐蚀性能、耐高低温性能、脆性、韧性等，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滚珠轴承用锰钢材料及其制备方法，该合金材料具有硬度高、耐磨、耐腐蚀、耐冲击的优点。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种滚珠轴承用锰钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.2-0.4、硅 0.2-0.4、锰 9.2-9.8、铬 0.6-0.8、La0.1-0.15、Sc0.1-0.14、S ≤ 0.04、P≤ 0.04、余量为铁。
[0005]所述的滚珠轴承用锰钢材料的生产方法，其特征在于:
(1)、准备生铁与废铁按1:1-2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)硅、铬；(2)锰、La、Sc;各批次投入元素的时间间隔为23-26分钟，投料后搅拌均匀。
[0006]所述的铸后热处理是:先由室温以200-210°C /小时速率升温至500-510°C，保温70-80分钟，再以200-210°C /小时速率升温至720_730°C，保温70-80分钟，再以200-2100C /小时速率升温至930-945°C，保温3-4小时；再以150_160°C /小时速率降温至600-610°C，再以200-210°C /小时速率升温至720_730°C，再以150_160°C /小时速率降温至500-510°C，保温70-80分钟；再以150_160°C /小时速率降温至220_230°C，保温2-3小时；再以200-210°C /小时速率升温至300-310°C，再以150_160°C /小时速率降温至200-210°C，再以160-170°C /小时速率升温至520_530°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30-34、竹炭3-5、柠檬酸2_3、氧化钙4-5、天然硅灰石2-3、纳米二氧化钛1-2、四氧化三铁3-4、磷酸二氢钾2_3、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、硝酸钠3-4、硝酸钾2-3 ;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。
[0008]本发明的有益效果
本发明在中低碳锰钢的基础上添加铬和钪、镧等稀土元素，合理设置原料配比，分批投放原料，合理控制铸后处理温度，得到的合金钢硬度高、耐冲击、耐磨性好、韧性好、耐腐蚀，适用于大型泵车的滚珠轴承等承重、强磨损的部件，不易损坏；本发明使用部分废铁作为原料，并经过二次精炼，使品质更稳定均一。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，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]一种滚珠轴承用锰钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳
0.2-0.4、硅 0.2-0.4、锰 9.2-9.8、铬 0.6-0.8、La0.1-0.15、Sc0.1-0.14、S ≤ 0.04、P≤0.04、余量为铁。
[0010]所述的滚珠轴承用锰钢材料的生产方法为:
(1)、准备生铁与废铁按1:1.5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)硅、铬；(2)锰、La、Sc;各批次投入元素的时间间隔为25分钟，投料后搅拌均匀。
[0011]所述的铸后热处理是:先由室温以205°C /小时速率升温至505°C，保温75分钟，再以205°C /小时速率升温 至725°C，保温75分钟，再以205°C /小时速率升温至935°C，保温3.5小时；再以155°C /小时速率降温至605°C，再以205°C /小时速率升温至725°C，再以155°C /小时速率降温至505°C，保温75分钟；再以155°C /小时速率降温至225°C，保温2.5小时；再以205°C /小时速率升温至305°C，再以155°C /小时速率降温至205°C，再以1650C /小时速率升温至525°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:工具钢粉32、竹炭4、柠檬酸
2.5、氧化钙4.5、天然硅灰石2.5、纳米二氧化钛1.5、四氧化三铁3.5、磷酸二氢钾2.5、玉石粉3.5、蒙脱石1.5、硝酸钠3.5、硝酸钾2.5 ;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150目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2.5%的硅烷偶联剂KH-550U.5%的纳米碳粉，混合均匀后，在12Mpa下压制成坯，然后，在930°C下煅烧3.5小时，冷却后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0013]本发明滚珠轴承用锰钢材料的机械性能为:拉伸强度1378MPa，屈服强度973MPa，延伸率12%，断面收缩率21%，冲击吸收功51J，冲击韧性61J/cm2，硬度295.2HB。
【权利要求】
1.一种滚珠轴承用锰钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为-M 0.2-0.4、硅 0.2-0.4、锰 9.2-9.8、铬 0.6-0.8、La0.1-0.15、Sc0.1-0.14、S ≤ 0.04、P≤0.04、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的滚珠轴承用锰钢材料的生产方法，其特征在于: (1)、准备生铁与废铁按1:1-2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)硅、铬；(2)锰、La、Sc;各批次投入元素的时间间隔为23-26分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的滚珠轴承用锰钢材料的生产方法，其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以200-210°C /小时速率升温至500-510°C，保温70-80分钟，再以200-210°C /小时速率升温至720-730°C，保温70-80分钟，再以200-210°C /小时速率升温至930-945°C，保温3-4小时；再以150_160°C /小时速率降温至600-610°C，再以200-2100C /小时速率升温至720-730°C，再以150-160°C /小时速率降温至500-510°C，保温70-80分钟；再以150-160 °C /小时速率降温至220-230 V，保温2_3小时；再以200-2100C /小时速率升温至300-310°C，再以150_160°C /小时速率降温至200_210°C，再以160-170°C /小时速率升温至520-530°C，保温2_3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的滚珠轴承用锰钢材料的生产方法，其特征在于:工具钢粉30-34、竹炭3-5、柠檬酸2-3、氧化钙4_5、天然硅灰石2_3、纳米二氧化钛1_2、四氧化三铁3-4、磷酸二氢钾2-3、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、硝酸钠3_4、硝酸钾2_3 ;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。
【文档编号】C21D6/00GK103667939SQ201310546543
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】司雪楠 申请人:安徽省智汇电气技术有限公司