一种超高碳钢及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种超高碳钢及其制备方法，由以下组分按重量百分比组成：碳1.6-2.1%、镍3-5%、铬13-16%、锰0.01-0.03%、钨2.3-2.6%、钴1.3-1.8%、铌0.06-0.08%、硅0.04-0.08%、铜0.8-1.4%、Ce0.006-0.009%、La0.003-0.007%、P≤0.03、S≤0.03、余量为铁。制备方法（1）熔炼；（2）浇铸后热处理；（3）淬火；（4）二次淬火处理：冷却到500-600℃时采用连续水流对超高碳钢的表面进行喷水冷却，连续水流的流速控制在30-40L/min；（5）产品验收。本发明各合金元素比例合理，制备的高碳钢具有强度高、硬度高、耐磨性好、耐腐蚀性好和抗疲劳性好等优点；另外，完善了淬火处理工艺，进一步提高成品的耐磨性和抗疲劳性，生产工艺简单，具有良好的市场前景。
【专利说明】一种超高碳钢及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属材料领域，尤其涉及一种超高碳钢及其制备方法。
【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、耐腐蚀性能和抗疲劳性差的问题，在很多场合还不能满足生产的要求。
[0003]另外，合金钢制备过程中淬火处理是一项技术性高、工艺及参数要求非常高的工艺，技术的不同直接影响着合金钢材料的性能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是 克服现有技术的不足，提供一种超高碳钢及其制备方法，本发明的超高碳钢具有高的耐磨性、耐腐蚀性能和抗疲劳性。
[0005]为了实现上述目的本发明采用如下技术方案:
[0006]一种超高碳钢，由以下组分按重量百分比组成:碳1.6-2.1%、镍3-5%、铬13-16%、锰 0.01-0.03%、钨 2.3-2.6%、钴 1.3-1.8%、铌 0.06-0.08%、硅 0.04-0.08%、铜 0.8-1.4%、Ce0.006-0.009%、La0.003-0.007%、P≤ 0.03、S ≤ 0.03、余量为铁。
[0007]优选:碳1.8%、镍 4%、铬 15%、锰 0.02%、钨 2.5%、钴 1.5%、铌 0.07%、硅 0.06%、铜
1.2%、Ce0.007%、La0.005%、P ≤ 0.03、S ≤ 0.03、余量为铁。
[0008]所述的超高碳钢的制备方法，包括以下步骤:
[0009](I)熔炼:将废旧碳钢和废钢作为原料通过电驴熔化成碳钢水，，并加入合金元素进行合金化，保证成分合格后出水，出水温度控制在1780°C进行浇铸；
[0010](2)浇铸后热处理:先由室温以220-250°C /小时速率升温至955-985°C，保温5小时；再以140-160°C /小时速率降温至630-650°C，保温60分钟；再以100-120°C /小时速率降温至300-320°C，保温3小时；再以150-170°C /小时速率升温至520_550°C，保温3小时；
[0011](3)淬火:将产品浸入处于常温状态的水玻璃介质中进行间隙式淬火15分钟，再进行整体淬火I小时，淬火过程中水玻璃介质温度控制在100-120°c ；
[0012](4) 二次淬火处理:冷却到500-600°C时采用连续水流对超高碳钢的表面进行喷水冷却，连续水流的流速控制在30-40L/min ；
[0013](5)清理表面以及产品验收、进库。
[0014]与已有技术相比，本发明的有益效果如下:
[0015]本发明的超高碳钢中的各合金元素比例合理，制备的高碳钢具有强度高、硬度高、耐磨性好、耐腐蚀性能好和抗疲劳性好等优点；另外,完善了淬火处理工艺,进一步提高成品的耐磨性和抗疲劳性，生产工艺简单，具有良好的市场前景。【具体实施方式】[0016]下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
[0017]实施例1:
[0018]一种超高碳钢，由以下组分按重量百分比组成--碳1.8%、镍4%、铬15%、锰0.02%、钨
2.5%、钴 1.5%、铌 0.07%、硅 0.06%、铜 1.2%,Ce0.007%、La0.005%、P ≤ 0.03、S ≤ 0.03、余量为铁。
[0019]所述的超高碳钢的制备方法，包括以下步骤:
[0020](I)熔炼:将废旧碳钢和废钢作为原料通过电驴熔化成碳钢水，，并加入合金元素进行合金化，保证成分合格后出水，出水温度控制在1780°C进行浇铸；
[0021](2)浇铸后热处理:先由室温以230°C /小时速率升温至985°C，保温5小时；再以1500C /小时速率降温至650°C，保温60分钟；再以100°C /小时速率降温至300°C，保温3小时；再以150°C /小时速率升温至550°C，保温3小时；
[0022](3)淬火:将产品浸入处于常温状态的水玻璃介质中进行间隙式淬火15分钟，再进行整体淬火I小时，淬火过程中水玻璃介质温度控制在100°c ；
[0023](4) 二次淬火处理:冷却到500°C时采用连续水流对超高碳钢的表面进行喷水冷却，连续水流的流速控制在30L/min ；
[0024](5)清理表面以及产品验收、进库。
[0025]本发明的超高碳钢与目前传统配方及生产工艺生产的高碳钢相比，具有优异的综
合力学性能和使用性能，具体情况如下表所示:
[0026]
【权利要求】
1.一种超高碳钢，其特征在于:由以下组分按重量百分比组成:碳1.6-2.1%、镍3-5%、铬 13-16%、锰 0.01-0.03%、钨 2.3-2.6%、钴 1.3-1.8%、铌 0.06-0.08%、硅 0.04-0.08%、铜0.8-1.4%、Ce0.006-0.009%、La0.003-0.007%、P ≤ 0.03、S ≤ 0.03、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的超高碳钢，其特征在于:优选:碳1.8%、镍4%、铬15%、锰0.02%、钨 2.5%、钴 1.5%、铌 0.07%、硅 0.06%、铜 1.2%、Ce0.007%、La0.005%、P ≤ 0.03、S≤0.03、余量为铁。
3.—种如权利要求1所述的超高碳钢的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)熔炼:将废旧碳钢和废钢作为原料通过电驴熔化成碳钢水，并加入合金元素进行合金化，保证成分合格后出水，出水温度控制在1780°C进行浇铸； (2)浇铸后热处理:先由室温以220-250°C/小时速率升温至955-985°C，保温5小时；再以140-160°C /小时速率降温至630-650°C，保温60分钟；再以100_120°C /小时速率降温至300-320°C，保温3小时；再以150-170°C /小时速率升温至520_550°C，保温3小时； (3)淬火:将产品浸入处于常温状态的水玻璃介质中进行间隙式淬火15分钟，再进行整体淬火I小时，淬火过程中水玻璃介质温度控制在100-120°C ； (4)二次淬火处理:冷却到500-600°C时采用连续水流对超高碳钢的表面进行喷水冷却，连续水流的流速控制在30-40L/min ； (5)清理表面以及产品验收、进库。
【文档编号】C21D1/18GK103938112SQ201410142827
【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