一种高强度高镍钢材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强度高镍钢材料，其化学成分按重量百分比计为：碳0.06-0.08、硅0.08-0.12、镍15.2-16.3、锰0.03-0.05、钨1.2-1.4、铜0.4-0.5、钛0.003-0.005、铝0.01-0.015、硼0.007-0.009、P≤0.01、S≤0.01、余量为铁。制备方法：（1）将废钢在电弧炉内熔化冶炼，进行脱硫、脱氧；（2）合金化：依次加入锰、镍、铝、硼、硅、铜、钨、钛进行合金化；（3）将钢水倒入精炼炉内，加入精炼剂进行精炼、浇铸、铸后热处理。本发明通过提高镍的含量，合理设置配比和生产工艺，形成的合金材料具有超高的强度、高温抗氧化性、耐腐蚀强、低温下韧性强等优点；采用的精炼剂明显提高成品率，特别是铸件中的气孔度降低1-2度，得到有效的控制，夹杂氧化物也明显降低。
【专利说明】一种高强度高镍钢材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属材料领域，尤其涉及一种高强度高镍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，如防锈性能、耐腐蚀性能、耐高低温性能、低温冲击韧性、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]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高强度高镍钢材料及其制备方法，具有高温下抗氧化性强、耐腐蚀强、低温下韧性强的特点。
[0004]为了实现上述目的本发明采用如下技术方案:
[0005]一种高强度高镍钢材料，其化学成分按重量百分比计为:碳0.06-0.08、硅0.08-0.12、镍 15.2-16.3、锰 0.03-0.05、钨 1.2-1.4、铜 0.4-0.5、钛 0.003-0.005、铝0.01-0.015、硼 0.007-0.009、P ≤ 0.01、S ≤ 0.01、余量为铁。
[0006]优选地，所述的高强度高镍钢材料，其特征在于:其化学成分按重量百分比计为:碳 0.07、硅 0.10、镍 15.8、锰 0.04、钨 1.3、铜 0.45、钛 0.004、铝 0.013、硼 0.008,P ≤ 0.01、S ≤ 0.01、余量为铁。
[0007]所述的高强度高镍钢材料的制备方法，包括以下步骤:
[0008](I)将废钢在电弧炉内熔化冶炼，进行脱硫、脱氧；
[0009](2)合金化:依次加入锰、镍、铝、硼、硅、铜、钨、钛进行合金化；
[0010](3)将钢水倒入精炼炉内，加入精炼剂进行精炼、浇铸、铸后热处理。
[0011]步骤(3)中所述的铸后热处理是:淬火温度800-850°C，保温时间30分钟，水淬；回火温度为550-600°C，保温时间90分钟，然后在空气中冷却。
[0012]步骤(3)中所述的精炼剂由以下方法制备:高岭土 14-16份、钾长石粉3-4份、冰晶石粉1.5-3份、轻质碳酸韩2-3份、氧化锌2-3份、氟化韩5-6份、氯化钡1-2份、硫酸招3_4份、氧化猛1-2份、偏娃酸钠1.5-3份、氟化稀土 5_7份、海绵钦0.2-0.4份、碳酸宇乙
0.8-1.2份、氟锆化钾0.5-0.7份、氧化铈2-4份、树木灰6-8份；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。
[0013]与已有技术相比，本发明的有益效果如下:
[0014]本发明通过提高镍的含量，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优异的综合力学性能，具有超高的强度、高温抗氧化性、耐腐蚀强、低温下韧性强等优点；本发明采用的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。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
[0016]实施例1:
[0017]一种高强度高镍钢材料，其化学成分按重量百分比计为:碳0.07、硅0.10、镍15.8、锰 0.04、钨 1.3、铜 0.45、钛 0.004、铝 0.013、硼 0.008、P ≤ 0.01、S ≤ 0.01、余量为铁。
[0018]所述的高强度高镍钢材料的制备方法，包括以下步骤:
[0019](I)将废钢在电弧炉内熔化冶炼，进行脱硫、脱氧；
[0020](2)合金化:依次加入锰、镍、铝、硼、硅、铜、钨、钛进行合金化；
[0021](3)将钢水倒入精炼炉内，加入精炼剂进行精炼、浇铸、铸后热处理。
[0022]步骤(3)中所述的铸后热处理是:淬火温度850°C，保温时间30分钟，水淬；回火温度为600°C，保温时间90分钟，然后在空气中冷却。
[0023]步骤(3)中所述的精炼剂由以下方法制备:高岭土 15份、钾长石粉3份、冰晶石粉2份、轻质碳酸钙3份、氧化锌2份、氟化钙5份、氯化钡1.5份、硫酸铝3.5份、氧化锰1.5份、偏硅酸钠2份、氟化稀土 6份、海绵钛0.3份、碳酸钇1.0份、氟锆化钾0.6份、氧化铈3份、树木灰7份；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200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量3%的硅烷偶联剂KH-550、2%的纳米碳粉，混合均匀后，在IOMpa下压制成坯，然后，在950°C下煅烧3小时，冷却后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0024] 本实施例1的高强度高镍钢材料的机械性能为:拉伸强度1420MPa，屈服强度889MPa，延伸率 32%，_196°C V 型冲击功 250J，硬度 321HB。
【权利要求】
1.一种高强度高镍钢材料，其特征在于:其化学成分按重量百分比计为:碳0.06-0.08、硅 0.08-0.12、镍 15.2-16.3、锰 0.03-0.05、钨 1.2-1.4、铜 0.4-0.5、钛0.003-0.005、铝 0.01-0.015、硼 0.007-0.009、P ≤ 0.01、S ≤ 0.01、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的高强度高镍钢材料，其特征在于:其化学成分按重量百分比计为:碳 0.07、硅 0.10、镍 15.8、锰 0.04、钨 1.3、铜 0.45、钛 0.004、铝 0.013、硼 0.008、P≤0.01、S≤0.01、余量为铁。
3.—种权利要求1所述的高强度高镍钢材料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)将废钢在电弧炉内熔化冶炼，进行脱硫、脱氧； (2)合金化:依次加入锰、镍、铝、硼、硅、铜、钨、钛进行合金化； (3)将钢水倒入精炼炉内，加入精炼剂进行精炼、浇铸、铸后热处理。
4.根据权利要求3所述的高强度高镍钢材料的制备方法，其特征在于:步骤(3)中所述的铸后热处理是:淬火温度800-850°C，保温时间30分钟，水淬；回火温度为550-600°C，保温时间90分钟，然后在空气中冷却。
5.根据权利要求3所述的高强度高镍钢材料的制备方法，其特征在于:步骤(3)中所述的精炼剂由以下方法制备:高岭土 14-16份、钾长石粉3-4份、冰晶石粉1.5-3份、轻质碳酸钙2-3份、氧化锋2_3份、氟化韩5-6份、氯化钡1-2份、硫酸招3-4份、氧化猛1-2份、偏娃酸钠1.5-3份、氟化稀土 5-7份、海绵钛0.2-0.4份、碳酸钇0.8-1.2份、氟锆化钾0.5-0.7份、氧化铈2-4份、树木灰6-8份；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】C22C33/04GK103938087SQ201410142826
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】倪菲菲 申请人:铜陵南江鑫钢实业有限公司