一種高強(qiáng)度低碳鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種高強(qiáng)度低碳鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳0.2-0.4、硅0.05-0.15、Mo3.2-3.5、Ni1.7-2.2、Mn4.1-4.3、Co0.03-0.05、Nb0.4-0.6、V0.004-0.008、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發(fā)明通過使用錳、鎳、鈮、釩等原料組合，合理設(shè)置配比和生產(chǎn)工藝，合理設(shè)置投放次序，形成的低碳鋼不僅具有低碳鋼的優(yōu)異韌性和可塑性，還具有高強(qiáng)度、硬度高、耐磨性好的特點(diǎn)；并使用部分廢鐵作為原料，提高合金的質(zhì)量穩(wěn)定均一；本發(fā)明適用于多種部件，機(jī)械加工性能好，使用壽命長(zhǎng)，安全系數(shù)高。通過加入精煉劑，氣孔度降低1-2度。
【專利說明】一種高強(qiáng)度低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，尤其涉及一種高強(qiáng)度低碳鋼材料及其制備方法?！颈尘凹夹g(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(chǎng)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(huì)發(fā)展提供動(dòng)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高強(qiáng)度低碳鋼材料及其制備方法，該合金材料具有良好的韌性、可塑性，較高的強(qiáng)度和硬度的特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高強(qiáng)度低碳鋼材料，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--碳.0.2-0.4、娃 0.05-0.15、Μο3.2-3.5、Nil.7-2.2、Μη4.1-4.3、Co0.03-0.05、Nb0.4-0.6、.V0.004-0.008、P ≤ 0.030、S≤ 0.030、余量為鐵。
[0005]所述的高強(qiáng)度低碳鋼材料的生產(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?yàn)?(l)—、Mn;(2)Mo、N1、Co；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為10-12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(shí)速率升溫至900_915°C，保溫3-4小時(shí)；再以140-160°C/小時(shí)速率降溫至600-615°C，保溫40-60分鐘；再以100-120°C /小時(shí)速率降溫至320-340°C，保溫2-3小時(shí)；再以150_170°C /小時(shí)速率升溫至500-520°C，保溫2-3小時(shí)，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、粘土 9_12、氧化鎂3_4、氯化鋅2-3、氟鋁酸鈉5-6、氧化鋁1-2、鋁礬土 5-6、硼化釩1_2、二甲基氧化錫1_2、氫氧化鋁8-10、玉石粉3-4、蒙脫石1-2 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，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(shí)，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)明通過使用錳、鎳、鈮、釩等原料組合，合理設(shè)置配比和生產(chǎn)工藝，合理設(shè)置投放次序，形成的低碳鋼不僅具有低碳鋼的優(yōu)異韌性和可塑性，還具有高強(qiáng)度、硬度高、耐磨性好的特點(diǎn)；并使用部分廢鐵作為原料，提高合金的質(zhì)量穩(wěn)定均一；本發(fā)明適用于多種部件，機(jī)械加工性能好，使用壽命長(zhǎng)，安全系數(shù)高。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(huì)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(jí)左右。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種高強(qiáng)度低碳鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為--碳0.2-0.4、娃 0.05-0.15、Mo3.2-3.5,Nil.7-2.2、Μη4.1-4.3、Co0.03-0.05、Nb0.4-0.6,V0.004-0.008、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。
[0010]所述的高強(qiáng)度低碳鋼材料的生產(chǎn)方法:
(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?yàn)?(1)硅、Mn;(2)Mo、N1、Co ；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為11分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以1901:/小時(shí)速率升溫至9101:，保溫3.6小時(shí)；再以150°C /小時(shí)速率降溫至610°C，保溫50分鐘；再以110°C /小時(shí)速率降溫至330°C，保溫2.5小時(shí)；再以160°C /小時(shí)速率升溫至510°C，保溫2.5小時(shí)，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:工具鋼粉3、粘土 9、氧化鎂3、氯化鋅2、氟鋁酸鈉6、氧化鋁1、鋁礬土 5、硼化釩1、二甲基氧化錫1、氫氧化鋁8、玉石粉4、蒙脫石I ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，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(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0013]本發(fā)明高強(qiáng)度低碳鋼材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1198MPa，屈服強(qiáng)度934MPa，延伸率15.2%，斷面收縮率28.9%，沖擊吸收功53.6J，沖擊韌性63.5J/cm2，硬度286.4HB。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度低碳鋼材料，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:碳 0.2-0.4、硅 0.05-0.15、Μο3.2-3.5、Nil.7-2.2、Μη4.1-4.3、Co0.03-0.05、Nb0.4-0.6、V0.004-0.008、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度低碳鋼材料的生產(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?yàn)?(1)硅、Mn;(2)Mo、N1、Co ；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為10-12分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度低碳鋼材料的生產(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(shí)速率升溫至900-915°C，保溫3_4小時(shí)；再以140-160°C /小時(shí)速率降溫至600-615°C，保溫40-60分鐘；再以100_120°C /小時(shí)速率降溫至320-340°C，保溫2-3小時(shí)；再以150_170°C /小時(shí)速率升溫至500_520°C，保溫2_3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度低碳鋼材料的生產(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、粘土 9-12、氧化鎂3-4、氯化鋅2-3、氟鋁酸鈉5-6、氧化鋁1-2、鋁礬土 5-6、硼化釩1-2、二甲基氧化錫1_2、氫氧化鋁8_10、玉石粉3_4、蒙脫石1-2 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，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(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號(hào)】C21D6/00GK103789615SQ201410034542
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月25日
【發(fā)明者】王子彬, 孫濤, 牛敬仁, 李士杰, 趙峰, 韓飛 申請(qǐng)人:安徽省臨泉縣智創(chuàng)精機(jī)有限公司