一種特種耐磨低碳鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種特種耐磨低碳鋼材料,其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳0.06-0.15、鋁1.1-1.3、硅0.3-0.5、錳5.1-5.4、錸0.2-0.4、鑭0.003-0.005、鈰0.02-0.05、銅3.4-3.5、Ni2.1-2.3、Cr3.0-3.2、Mo0.03-0.05、釹0.001-0.003、釔0.006-0.008、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵；本發(fā)明通過使用錸、鑭等稀土元素和其他原料組合，合理設(shè)置配比和生產(chǎn)工藝，合理設(shè)置投放次序，形成的合金材料具有較好的綜合力學(xué)性能，尤其具有強(qiáng)度和硬度高、耐磨性好，還保留了低碳自有的韌性，極大提高了低碳鋼的機(jī)械性能；并使用部分廢鐵作為原料，提高合金的質(zhì)量穩(wěn)定均一；通過加入精煉劑，氣孔度降低1-2度。
【專利說明】一種特種耐磨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，尤其涉及一種特種耐磨低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特種耐磨低碳鋼材料及其制備方法，該材料具有高的耐磨性、韌性。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種特種耐磨低碳鋼材料，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 0.06-0.15、鋁 1.1-1.3、硅 0.3-0.5、錳 5.1-5.4、錸 0.2-0.4、鑭 0.003-0.005、鈰 0.02-0.05、銅 3.4-3.5、Ν?2.1-2.3、Cr3.0-3.2、Mo0.03-0.05、釹 0.001-0.003、釔
0.006-0.008、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵；
所述的特種耐磨低碳鋼材料的生產(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、銅、鑭；(2)鋁、鈰、釹；
(3)錸、錳、Cr ; (4)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為8-10分鐘，投料后攪拌均勻。
[0005]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200_230°C /小時速率升溫至915_925°C，保溫3-4小時；再以140-160°C/小時速率降溫至600-615°C，保溫40-60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500_515°C，保溫2-3小時，取出空冷即得。
[0006]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。[0007]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明通過使用錸、鑭等稀土元素和其他原料組合，合理設(shè)置配比和生產(chǎn)工藝，合理設(shè)置投放次序，形成的合金材料具有較好的綜合力學(xué)性能，尤其具有強(qiáng)度和硬度高、耐磨性好，還保留了低碳自有的韌性，極大提高了低碳鋼的機(jī)械性能，可以用于軸承等部件，可以顯著延長抗磨部件壽命，降低機(jī)械的損壞率，增加了安全系數(shù)；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(shí)施方式】
[0008]一種特種耐磨低碳鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 0.06-0.15、鋁 1.1-1.3、硅 0.3-0.5、錳 5.1-5.4、錸 0.2-0.4、鑭 0.003-0.005、鈰 0.02-0.05、銅 3.4-3.5、Ν?2.1-2.3、Cr3.0-3.2、Mo0.03-0.05、釹 0.001-0.003、釔
0.006-0.008、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵；
所述的特種耐磨低碳鋼材料的生產(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、銅、鑭；(2)鋁、鈰、釹；
(3)錸、錳、Cr ； (4)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為8-10分鐘，投料后攪拌均勻。
[0009]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以220°C /小時速率升溫至920°C，保溫3.5小時；再以150°C /小時速率降溫至610°C，保溫50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510°C，保溫2.5小時，取出空冷即得。
[0010]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。
[0011]本發(fā)明特種耐磨低碳鋼材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1350MPa，屈服強(qiáng)度972MPa，延伸率15%，斷面收縮率28%，沖擊吸收功53J，沖擊韌性62J/cm2，硬度295HB。
【權(quán)利要求】
1.一種特種耐磨低碳鋼材料，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 0.06-0.15、鋁 1.1-1.3、硅 0.3-0.5、錳 5.1-5.4、錸 0.2-0.4、鑭 0.003-0.005、鈰 0.02-0.05、銅 3.4-3.5、Ν?2.1-2.3、Cr3.0-3.2、Mo0.03-0.05、釹 0.001-0.003、釔0.006-0.008、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種耐磨低碳鋼材料的生產(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)?(I)硅、銅、鑭；(2)鋁、鈰、釹；(3)錸、錳、Cr ;(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為8-10分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的特種耐磨低碳鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200-230°C /小時速率升溫至915-925°C，保溫3-4小時；再以140-160°C /小時速率降溫至600-615°C，保溫40-60分鐘；再以100_120°C /小時速率降溫至320-340 V，保溫2-3小時；再以150_170°C /小時速率升溫至500-515°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 的特種耐磨低碳鋼材料的生產(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、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、氣娃酸納4_5、氣化|丐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。
【文檔編號】C22C38/58GK103882338SQ201410059377
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】黃浩 申請人:蕪湖市鴻坤汽車零部件有限公司