一种高碳钢材料及其制备方法
【专利摘要】一种高碳钢材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.6-0.9、铬2.6-2.8、镍0.04-0.07、钼3.2-3.5、钨0.05-0.08、钛0.3-0.5、硅0.3-0.5、Mn2.3-2.5、Cu0.1-0.3、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。本发明通过添加钛、钼、铬、镍多种元素，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较好的综合力学性能，尤其具有强度和硬度高、耐磨性极好等特点，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；本发明适用于多种零部件加工。通过加入精炼剂，气孔度降低1-2度。
【专利说明】一种高碳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，尤其涉及一种高碳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高碳钢材料及其制备方法，该合金材料具有高的耐磨性和硬度。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种高碳钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为--碳
0.6-0.9、铬 2.6-2.8、镍 0.04-0.07、钥 3.2-3.5、钨 0.05-0.08、钛 0.3-0.5、硅 0.3-0.5、Μη2.3-2.5、Cu0.1-0.3、P ≤0.030、S ≤0.030、余量为铁。
[0005]所述的高碳钢材料的生产方法，其特征在于:
(I)、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:(I)硅、Mn、钥；(2 )钨、钛、Cu ;
(3)铬、镍；(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_935°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160-180°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
本发明通过添加钛、钥、铬、镍多种元素，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较好的综合力学性能，尤其具有强度和硬度高、耐磨性极好等特点，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；本发明适用于多种零部件加工。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]一种高碳钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳0.6-0.9、铬
2.6-2.8、镍 0.04-0.07、钥 3.2-3.5、钨 0.05-0.08、钛 0.3-0.5、硅 0.3-0.5、Μη2.3-2.5、Cu0.1-0.3、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量为铁。
[0010]所述的高碳钢材料的生产方法为:
(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:(I)硅、Mn、钥；(2 )钨、钛、Cu ;
(3)铬、镍；(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9301:，保温3.5小时；再以150°C /小时速率降温至620°C，保温50分钟；再以110°C /小时速率降温至330°C，保温2.3小时；再以170°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]本发明高碳钢材料的机械性能为:拉伸强度1350MPa，屈服强度971MPa，延伸率13%，断面收缩率23%，冲击吸收功48J，冲击韧性59J/cm2，硬度30IHB。
【权利要求】
1.一种高碳钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳0.6-0.9、铬 2.6-2.8、镍 0.04-0.07、钥 3.2-3.5、钨 0.05-0.08、钛 0.3-0.5、硅 0.3-0.5、Μη2.3-2.5、Cu0.1-0.3、P≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的高碳钢材料的生产方法，其特征在于: (I)、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:(1)硅、Mn、钥；(2 )钨、钛、Cu ;(3)铬、镍；(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所述的高碳钢材料的生产方法，其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以200-230°C/小时速率升温至920-935°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160-180°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所述的高碳钢材料的生产方法，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、氟招酸钠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。
【文档编号】C22C33/04GK103882339SQ201410059456
【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