一种低密度抗冲击金属材料及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低密度抗冲击金属材料，包括以下质量百分比的材料：1.5-3.1％C，1.2-1.9％Si，1.69-2.32％Mn，0.033-0.042％S，0.021-0.025％P，1.8-3.6％Cr，1.6-3.6％Ni，1.56-2.25％Mo，0.45-0.68％Co，0.63-1.18％Fe，其余为Cu。本发明的低密度抗冲击金属材料，使得金属材料品质具有机械性能强、可塑性好和密度小等特点。添加少量的1.6-3.6％Ni，1.56-2.25％Mo，0.45-0.68％Co和0.63-1.18％Fe，使得金属材料本身的密度进一步的降低，有效保证金属材料的品质，采用一次铸造成型，不需要淬火或氮化，提高了抗磨能力及抗冲击能力，同时节省加工时间，降低制造成本，有效提高了生产效率。
【专利说明】一种低密度抗冲击金属材料及其制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种低密度抗冲击金属材料，本发明还涉及一种低密度抗冲击金属材 料的制作方法，属于金属材料制造领域。
【背景技术】
[0002] 金属，特别是碳素钢所代表的铁类金属材料由于可得到高强度和硬度，与其它金 属相比廉价，所以被最多地使用。由于铁类金属与铬、镍、钴相比耐腐蚀性、耐热性差，所以 由于锈的产生或氧化膜的增长而易在耐久性方面产生问题。
[0003] 金属材料的应用范围极为广泛，其中汽车制造中所用的金属材料非常多，汽车给 人们带来了很大的方便，但是与此同时也带来了一些不足，从汽车诞生以来，开发人员注重 车速及外观，却忽视了汽车给人们带来了安全隐患，如撞车等交通事故，使汽车受到不同程 度的损毁、人员受到伤亡，这其中金属材料的强度和抗冲击不够是一大因素。
[0004] 与此同时，应运而生的是与普通单增强相增强的复合材料，其冲击强度、疲劳强度 和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内 /层间混杂和超混杂复合材料。先后研制和生产了以高性能纤维(如碳纤维、硼纤维、芳纶 纤维、碳化硅纤维等)为增强材料的复合材料，其比强度大于4X106厘米（cm)，比模量大于 4X 108cm。但是这些材料缺乏机械性能、可塑性不高和密度大等特性。
[0005] 因此，多数情况下是使用对铁类金属材料进行适当的优选和选择适当的配比，但 是，为了保持铁本身所具有的耐热性或耐磨损性、导电性(抗静电性）等，有必要解决抗冲击 性或机械耐磨性以及密度等等课题，提高金属材料本身的应用领域。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种低密度抗冲击金属材料及其 制作方法，金属材料品质具有机械性能强、可塑性好和密度小等特点。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种低密度抗冲击金属材料， 其创新点在于：包括以下质量百分比的材料：1. 5-3. 1% C，1.2-1. 9 % Si，1.69-2. 32 % Μη,Ο. 033-0. 042 % S,0. 021-0. 025 % P, 1. 8-3. 6 % Cr, 1. 6-3. 6 % Ni, 1. 56-2. 25 % Mo, 0· 45-0. 68% Co,0. 63-1. 18% Fe，其余为 Cu。
[0008] 进一步的，包括以下质量百分比的材料：1.8-2. 6% C，1.4-1. 7% Si，1.77-2. 01% Μη,Ο. 036-0. 040 % S,0. 023-0. 025 % P,2. 3-3. 2 % Cr,2. 1-3. 1 % Ni, 1. 66-1. 98 % Mo, 0· 54-0. 61% Co,0. 77-0. 98% Fe，其余为 Cu。
[0009] 进一步的，包括以下质量百分比的材料：2. 2% C，1.5% Si，1.89% Mn，0. 038% S， 0· 024% Ρ，2· 6% Cr，2. 7% Ni，1· 78% Μο,0· 58% Co,0. 87% Fe，其余为 Cu。
[0010] 本发明的另一个目的是提供一种低密度抗冲击金属材料的制作方法，包括熔化期 和还原期处理步骤，其创新点在于：具体步骤如下： (1)选择材料：选择以下质量百分比的材料：1. 8-2. 6% C，1. 4-1. 7% Si，1. 77-2. 01% Μη,Ο. 036-0. 040 % S,0. 023-0. 025 % Ρ,2. 3-3. 2 % Cr,2. 1-3. 1 % Ni, 1. 66-1. 98 % Mo, 0· 54-0. 61% Co,0. 77-0. 98% Fe，其余为 Cu ; (2) 浇注：将步骤（1)中的材料在1250-1520°C的温度下进行浇注，控制浇注时间为2-3 小时； (3) 金属型轧坯模内冷却：在780-930°C下脱模，并放入保温介质内或保温箱体内自然 冷却，控制冷却时间为1-1. 5h ; (4) 回火处理：将冷却的模述进行回火处理，设置回火温度为500-560°C，回火时间为 0. 5-lh〇
[0011] 进一步的，所述步骤（2)中的浇注温度为1250-1320°C。
[0012] 进一步的，所述步骤（2)中的浇注温度为1280°C。
[0013] 进一步的，所述步骤（1)中的选取的金属原料为：1.8-2. 6% C，1.4-1. 7% Si， 1.77-2.01 % Μη,Ο. 036-0. 040 % S,0. 023-0. 025 %P,2. 3-3. 2 %Cr,2. 1-3. 1 % Ni, 1. 66-1. 98% Mo,0. 54-0. 61% Co,0. 77-0. 98% Fe，其余为 Cu。
[0014] 进一步的，所述步骤（1)中的选取的金属原料为：2. 2% C，1.5% Si，1.89% Mn， 0· 038% S，0. 024% Ρ，2· 6% Cr，2. 7% Ni，1· 78% Μο,0· 58% Co,0. 87% Fe，其余为 Cu。
[0015] 进一步的，所述步骤（3)中的脱模温度为880°C。
[0016] 进一步的，所述步骤（4)中的回火温度为535°C。
[0017] 本发明的有益效果如下： (1)本发明的低密度抗冲击金属材料，添加的1.5-3. 1% C，1.2-1. 9% Si,1.69-2. 32% Μη，0. 033-0. 042% S，0. 021-0. 025% P，1. 8-3. 6% Cr，使得金属材料品质具有机械性能强、 可塑性好和密度小等特点。
[0018] (2)本发明的低密度抗冲击金属材料，添加的少量的1.6-3. 6 % Ni,1.56-2.25% Μο,0· 45-0. 68% Co和0· 63-1. 18% Fe，使得金属材料本身的密度得到进一步的降低，有效 保证金属材料的品质。
[0019] (3)本发明的低密度抗冲击金属材料，采用一次铸造成型，不需要淬火或氮化，提 高了抗磨能力及抗冲击能力，同时节省金属零件或模具的机械加工时间，降低制造成本。
[0020] (4)本发明的低密度抗冲击金属材料，选用合适的工艺温度和把握巧妙的工艺操 作时间，使得制作方法时间减短，有效提高生产效率。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
[0022] 实施例1 一种低密度抗冲击金属材料，其创新点在于：包括以下质量百分比的材料：1. 5-3. 1% C, 1. 2-1. 9 % Si, 1. 69-2. 32 % Μη,Ο. 033-0. 042 % S,0. 021-0. 025 % P, 1. 8-3. 6 % Cr, 1. 6-3. 6% Ni，1. 56-2. 25% Μο,0· 45-0. 68% Co,0. 63-1. 18% Fe，其余为 Cu。
[0023] -种低密度抗冲击金属材料的制作方法，包括熔化期和还原期处理步骤，其创新 点在于：具体步骤如下： (1)选择材料：选择以下质量百分比的材料：1. 8-2. 6% C，1. 4-1. 7% Si，1. 77-2. 01% Μη,Ο. 036-0. 040 % S,0. 023-0. 025 % P,2. 3-3. 2 % Cr,2. 1-3. 1 % Ni, 1. 66-1. 98 % Mo, 0· 54-0. 61% Co,0. 77-0. 98% Fe，其余为 Cu ; (2) 浇注：将步骤（1)中的材料在1250-1520°C的温度下进行浇注，控制浇注时间为2-3 小时； (3) 金属型轧坯模内冷却：在780-930°C下脱模，并放入保温介质内或保温箱体内自然 冷却，控制冷却时间为1-1. 5h ; (4) 回火处理：将冷却的模述进行回火处理，设置回火温度为500-560°C，回火时间为 0. 5-lh〇
[0024] 本实施例选用合适的原料以及原料的配比，采用一次铸造成型，不需要淬火或氮 化，提高了抗磨能力及抗冲击能力，同时节省金属零件或模具的机械加工时间，降低制造成 本；选用合适的工艺温度和把握巧妙的工艺操作时间，使得制作方法时间减短，有效提高生 产效率。
[0025] 实施例2 在实施例1的基础之上，改变金属材料原料的配比，具体为1.8-2.6% C，1.4-1. 7 % Si, 1. 77-2. 01 % Μη,Ο. 036-0. 040 % S,0. 023-0. 025 % P,2. 3-3. 2 % Cr,2. 1-3. 1 % Ni, 1. 66-1. 98% Mo,0. 54-0. 61% Co,0. 77-0. 98% Fe，其余为 Cu。
[0026] 按照实施例1的制作方法和参数选择进行制作，设置浇注温度为1250_1320°C ;脱 模温度为880°C ;回火温度为535°C。
[0027] 实施例3 在实施例1或2的基础之上，改变金属材料原料的配比，具体为2. 2 % C，1. 5 % Si，1. 89% Μη，0· 038% S，0. 024% Ρ，2· 6% Cr，2. 7% Ni，l. 78% Μο,0· 58% Co,0. 87% Fe，其余为 Cu。
[0028] 按照实施例1的制作方法和参数选择进行制作，设置浇注温度为1280°C ;脱模温 度为880°C ;回火温度为535°C。
[0029] 以上实施例的产品性能参数如下表1所示：
【权利要求】
1. 一种低密度抗冲击金属材料，其特征在于：包括以下质量百分比的材料：1. 5-3. 1% C, 1. 2-1. 9 % Si, 1. 69-2. 32 % Μη,Ο. 033-0. 042 % S,0. 021-0. 025 % P, 1. 8-3. 6 % Cr, 1. 6-3. 6% Ni，1. 56-2. 25% Μο,0· 45-0. 68% Co,0. 63-1. 18% Fe，其余为 Cu。
2. 根据权利要求1所述的低密度抗冲击金属材料，其特征在于：包括以下质量百分比 的材料：1. 8-2. 6% C，1. 4-1. 7% Si，1. 77-2. 01% Μη，0· 036-0. 040% S，0. 023-0. 025% P， 2· 3-3. 2% Cr，2. 1-3. 1% Ni，1· 66-1. 98% Μο,0· 54-0. 61% Co,0. 77-0. 98% Fe，其余为 Cu。
3. 根据权利要求1所述的低密度抗冲击金属材料，其特征在于：包括以下质量百分比 的材料：2. 2% C，1. 5% Si, 1. 89% Μη，0· 038% S，0. 024% P，2. 6% Cr，2. 7% Ni，1. 78% Mo， 0· 58% Co,0. 87% Fe，其余为 Cu。
4. 一种权利要求1所述的低密度抗冲击金属材料的制作方法，包括熔化期和还原期处 理步骤，其特征在于：具体步骤如下： (1) 选择材料：选择以下质量百分比的材料：1. 8-2. 6% C，l. 4-1. 7% Si，1. 77-2. 01% Μη,Ο. 036-0. 040 % S,0. 023-0. 025 % P,2. 3-3. 2 % Cr,2. 1-3. 1 % Ni, 1. 66-1. 98 % Mo, 0· 54-0. 61% Co,0. 77-0. 98% Fe，其余为 Cu ; (2) 浇注：将步骤（1)中的材料在1250-1520°C的温度下进行浇注，控制浇注时间为2-3 小时； (3) 金属型轧坯模内冷却：在780-930°C下脱模，并放入保温介质内或保温箱体内自然 冷却，控制冷却时间为1-1. 5h ; (4) 回火处理：将冷却的模述进行回火处理，设置回火温度为500-560°C，回火时间为 0.5-lh〇
5. 根据权利要求4所述的低密度抗冲击金属材料的制作方法，其特征在于：所述步骤 (2)中的浇注温度为1250-1320°C。
6. 根据权利要求4所述的低密度抗冲击金属材料的制作方法，其特征在于：所述步骤 (2) 中的浇注温度为1280°C。
7. 根据权利要求4所述的低密度抗冲击金属材料的制作方法，其特征在于：所述步骤 (1)中的选取的金属原料为：1. 8-2. 6% C，1. 4-1. 7% Si，1. 77-2. 01% Μη，0· 036-0. 040% S,0. 023-0. 025 %P,2. 3-3. 2 %Cr,2. 1-3. 1 % Ni, 1. 66-1. 98 % Mo,0. 54-0. 61 % Co, 0· 77-0. 98% Fe，其余为 Cu。
8. 根据权利要求4所述的低密度抗冲击金属材料的制作方法，其特征在于：所述步骤 (1)中的选取的金属原料为：2. 2% C，L 5% Si，L 89% Μη，0· 038% S，0. 024% P，2. 6% Cr， 2· 7% Ni，1· 78% Μο,0· 58% Co,0. 87% Fe，其余为 Cu。
9. 根据权利要求4所述的低密度抗冲击金属材料的制作方法，其特征在于：所述步骤 (3) 中的脱模温度为880°C。
10. 根据权利要求4所述的低密度抗冲击金属材料的制作方法，其特征在于：所述步骤 (4) 中的回火温度为535°C。
【文档编号】C22C33/08GK104250714SQ201410423698
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】李瑞国 申请人:无棣向上机械设计服务有限公司