一種高鎳高碳鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種高鎳高碳鋼材料,其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：C1.2-1.4、Cr1.2-1.5、Ni13.0-13.5、Co2.3-2.5、B0.6-0.8、Si0.2-0.5、銅1.5-1.8、錳4-4.3、釹0.3-0.5、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發(fā)明的合金材料不僅具有高碳鋼極高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性，同時具有較好的韌性和可塑性；稀土元素和硼的使用大大增加了材料的耐磨性；鈷的使用增加了材料的熱強(qiáng)性能；并使用部分廢鐵作為原料，使合金的質(zhì)量穩(wěn)定均一；本發(fā)明高碳鋼適合于長期處于高溫環(huán)境、磨損大的部件。通過加入精煉劑，氣孔度降低1-2度。
【專利說明】一種高鎳高碳鋼材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種高鎳高碳鋼材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]合金鋼的發(fā)展已經(jīng)有100多年的歷史了，到目前為止，多種多樣的合金鋼在工業(yè)上被應(yīng)用，主要有以下類型:調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、工具鋼、高速鋼、模具鋼、高中低碳合金鋼等，目前為止，雖然合金鋼技術(shù)得到很大發(fā)展，但是，仍有很多問題存在，如耐磨度、硬度、防銹性能、耐腐蝕性能、耐高低溫性能、脆性、韌性、成本等不能兼顧，在很多場合還不能滿足生產(chǎn)的要求，還需要進(jìn)一步改進(jìn)，以提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高安全性，為高精尖技術(shù)發(fā)展提供保障，為社會發(fā)展提供動力，任務(wù)還很艱巨。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種聞鎮(zhèn)聞碳鋼材料及其制備方法，該合金材料具有極聞的硬度、強(qiáng)度、耐磨性、較高的韌性的特點。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高鎳高碳鋼材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:Cl.2-1.4、Crl.2-1.5、Ν?13.0-13.5、Co2.3-2.5、B0.6-0.8、Si0.2-0.5、銅 1.5-1.8、猛
4-4.3、釹 0.3-0.5、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
[0005]所述的高鎳高碳鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(1)、將生鐵與廢鐵按1:2比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)來源；進(jìn)行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序為:(1)錳、Co;(2)S1、Cr、Ni ;(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為12-15分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180_200°C /小時速率升溫至930_950°C，保溫3-4小時；再以120-140°〇/小時速率降溫至640-6601:，保溫50-70分鐘；再以100-120°C /小時速率降溫至320-340°C，保溫2-3小時；再以150_170°C /小時速率升溫至520_540°C，保溫2-3小時，取出空冷即得。
[0007]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、凹凸棒土 100-120、生石灰2-3、納米玉石粉3-4、蒙脫石粉1-2、珍珠巖95-110、BaC03 3_4、氟硅酸鈉4_5、氟化鈣2-3 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)并攪拌均勻去渣，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量2-3%的硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-550、1-2%的納米碳粉，混合均勻后，在8-15Mpa下壓制成坯，然后，在900_950°C下煅燒3-4小時，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明通過使用鎳、稀土元素等原料組合，合理設(shè)置配比和生產(chǎn)工藝，合理設(shè)置投放次序，形成的合金材料不僅具有高碳鋼極高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性，同時具有較好的韌性和可塑性；稀土元素和硼的使用大大增加了材料的耐磨性；鈷的使用增加了材料的熱強(qiáng)性能；并使用部分廢鐵作為原料，使合金的質(zhì)量穩(wěn)定均一；本發(fā)明高碳鋼適合于長期處于高溫環(huán)境、磨損大的部件。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，得到有效的控制，不會在鑄件表面產(chǎn)生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級左右。

【具體實施方式】
[0009]一種高鎳高碳鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:C1.2-1.4、Crl.2-1.5、Ν?13.0-13.5、Co2.3-2.5、B0.6-0.8、Si0.2-0.5、銅 1.5-1.8、猛 4-4.3、釹0.3-0.5、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
[0010]所述的高鎳高碳鋼材料的生產(chǎn)方法為:
(1)、將生鐵與廢鐵按1:2比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)來源；進(jìn)行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序為:(1)錳、Co;(2)S1、Cr、Ni ;(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為14分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以190°C /小時速率升溫至940°C，保溫3.5小時；再以130°C /小時速率降溫至650°C，保溫60分鐘；再以110°C /小時速率降溫至330°C，保溫2.5小時；再以160°C /小時速率升溫至530°C，保溫2.5小時，取出空冷即得。
[0012]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉3、凹凸棒土 100-、生石灰2、納米玉石粉3、蒙脫石粉2、珍珠巖95、BaC03 4、氟硅酸鈉4、氟化鈣3 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)并攪拌均勻去渣，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量2-3%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、1-2%的納米碳粉，混合均勻后，在8_15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3-4小時，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0013]本發(fā)明高鎳高碳鋼材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1380MPa，屈服強(qiáng)度973MPa，延伸率13%，斷面收縮率23%，沖擊吸收功51J，沖擊韌性62J/cm2，硬度295HB。
【權(quán)利要求】
1.一種高鎳高碳鋼材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:Cl.2-1.4、Crl.2-1.5、Ν?13.0-13.5、Co2.3-2.5、B0.6-0.8、Si0.2-0.5、銅 1.5-1.8、猛4-4.3、釹 0.3-0.5、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鎳高碳鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (1)、將生鐵與廢鐵按1:2比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)來源；進(jìn)行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等； (2)、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序為:(1)錳、Co;(2)S1、Cr、Ni ;(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為12-15分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高鎳高碳鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180-200°C /小時速率升溫至930-950°C，保溫3_4小時；再以120-1400C /小時速率降溫至640-660°C，保溫50-70分鐘；再以100-120°C /小時速率降溫至320-340°C，保溫2-3小時；再以150_170°C /小時速率升溫至520_540°C，保溫2_3小時，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高鎳高碳鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、凹凸棒土 100-120、生石灰2-3、納米玉石粉3_4、蒙脫石粉1-2、珍珠巖95-110、BaC03 3_4、氟硅酸鈉4_5、氟化鈣2_3 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)并攪拌均勻去渣，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相 當(dāng)于粉末重量2_3%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、1_2%的納米碳粉，混合均勻后，在8-15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3_4小時，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號】C21D6/00GK104073743SQ201410194590
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】張蔓青 申請人:銅陵市明誠鑄造有限責(zé)任公司