一種高強度合金鋼襯板材料及其制備方法
【專利摘要】一種高強度合金鋼襯板材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳0.2-0.4、硅0.2-0.4、錳0.2-0.4、鉻0.2-0.4、鎳0.2-0.4、鋅0.2-0.4、Bi0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。本發明的合金鋼材料,具有優異的機械性能,沖擊韌性更強,硬度更高,抗磨性更好,成本低，市場前景廣闊。發明使用部分廢鐵作為原料，并經過二次精煉，合理控制鑄后熱處理溫度，分批投放原料，使合金品質更穩定均一，提高綜合力學性能。本發明精煉劑用于鑄造生產，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，不會在鑄件表面產生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級左右。
【專利說明】一種高強度合金鋼襯板材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬材料領域，尤其涉及一種高強度合金鋼襯板材料及其制備方法。【背景技術】
[0002]襯板材料經過30多年的發展，經歷了高猛鋼、普通白口鑄鋼、鎳硬鑄鐵、高鉻白口鐵到改性高錳鋼和各種淬火回火工藝的中低合金鋼的發展階段。目前國內的實際應用中，依然是高錳鋼一統天下，幾種主流材質中，高錳鋼韌性好，但是耐磨性和耐腐蝕性還不理想；高鉻鑄鐵耐磨性好，但韌性又差；中低合金鋼脆性和耐腐蝕性都不達標。需要從原材料、工藝等方面研究開發綜合性能更加優異的襯板材料，以提高生產效率，減少磨損，降低成本。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種高強度合金鋼襯板材料及其制備方法，該合金材料具有強度高，耐磨性好的優點。
[0004]本發明的技術方案如下:
一種高強度合金鋼襯板材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.2-0.4、硅 0.2-0.4、錳 0.2-0.4、鉻 0.2-0.4、鎳 0.2-0.4、鋅 0.2-0.4、Bi0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。
[0005]所述的高強度合金鋼襯板材料的生產方法，其特征在于:
(1)、準備生鐵與廢鐵按1:·1-2比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(I)硅、鉻；(2)錳、鋅；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為23-25分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200_220°C /小時速率升溫至500-510°C，保溫60-70分鐘，再以200-220°C /小時速率升溫至700_710°C，再以190_200°C /小時速率降溫至600-610°C，再以200-220°C /小時速率升溫至940-950°C，保溫3-4小時；再以180-190°C /小時速率降溫至600-610°C，再以200_220°C /小時速率升溫至700_710°C，再以180-190°C /小時速率降溫至480-500°C，再以170_180°C /小時速率降溫至220_230°C，保溫2-3小時；再以200-220°C /小時速率升溫至330_350°C，再以160_170°C /小時速率降溫至200-210°C，再以180-190°C /小時速率升溫至530_550°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30-40、麥飯石1-2、氟化鈣
3-4、氧化鎂6-7、氯化鐵1-2、鉀長石粉2-3、陽起石5_6、硫酸鎂2_3、納米二氧化硅2_3、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、氟硅酸鉀4-5 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態，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于粉末重量2-3%的硅烷偶聯劑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。
[0008]本發明的有益效果
本發明的合金鋼材料，具有優異的機械性能，沖擊韌性更強，硬度更高，抗磨性更好，成本低，市場前景廣闊。發明使用部分廢鐵作為原料，并經過二次精煉，合理控制鑄后熱處理溫度，分批投放原料，使合金品質更穩定均一，提高綜合力學性能。本發明精煉劑用于鑄造生產，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，不會在鑄件表面產生氣孔，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]一種高強度合金鋼襯板材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳
0.2-0.4、硅 0.2-0.4、錳 0.2-0.4、鉻 0.2-0.4、鎳 0.2-0.4、鋅 0.2-0.4、Bi0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。
[0010]所述的高強度合金鋼襯板材料的生產方法如下:
(1)、準備生鐵與廢鐵按1:1.5比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)硅、鉻；(2)錳、鋅；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為24分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以210°C /小時速率升溫至505°C，保溫65分鐘，再以21 (TC /小時速率升溫至705°C，再以195°C /小時速率降溫至605°C，再以210°C /小時速率升溫至945°C，保溫3.5小時；再以185°C /小時速率降溫至605°C，再以210°C /小時速率升溫至705°C，再以185°C /小時速率降溫至490°C，再以175°C /小時速率降溫至225°C，保溫2.5小時；再以210°C /小時速率升溫至340°C，再以165°C /小時速率降溫至205°C，再以185°C /小時速率升溫至540°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:工具鋼粉35、麥飯石1.5、氟化鈣3.5、氧化鎂6.5、氯化鐵1.5、鉀長石粉2.5、陽起石5.5、硫酸鎂2.5、納米二氧化硅2.5、玉石粉3.5、蒙脫石1.5、氟硅酸鉀4.5 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成150目粉末；將所得粉末加入相當于粉末重量2.6%的硅烷偶聯劑KH-550U.5%的納米碳粉，混合均勻后，在IlMpa下壓制成坯，然后，在940°C下煅燒
3.6小時，冷卻后，再粉碎成190目粉末，即得。
[0013]本發明的高強度合金鋼襯板材料的機械性能為:拉伸強度1013MPa，屈服強度876MPa，延伸率15%，斷面收縮率33%，沖擊吸收功51J，沖擊韌性61J/cm2，硬度281HB。
【權利要求】
1.一種高強度合金鋼襯板材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.2-0.4、硅 0.2-0.4、錳 0.2-0.4、鉻 0.2-0.4、鎳 0.2-0.4、鋅 0.2-0.4,Bi0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。
2.根據權利要求1所述的高強度合金鋼襯板材料的生產方法，其特征在于: (1)、準備生鐵與廢鐵按1:1-2比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(I)硅、鉻；(2)錳、鋅；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為23-25分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的高強度合金鋼襯板材料的生產方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200-220°C /小時速率升溫至500-510°C，保溫60-70分鐘，再以200-2200C /小時速率升溫至700-710°C，再以190_200°C /小時速率降溫至600_610°C，再以200-220°C /小時速率升溫至940-950°C，保溫3_4小時；再以180_190°C /小時速率降溫至600-610°C，再以200-220°C /小時速率升溫至700-710°C，再以180_190°C /小時速率降溫至480-500°C，再以170-180°C /小時速率降溫至220-230°C，保溫2-3小時；再以200-2200C /小時速率升溫至330-350°C，再以160_170°C /小時速率降溫至200_210°C，再以180-190°C /小時速率升溫至530-550°C，保溫2_3小時，取出空冷即得。
4.根據權利要求2所述的高強度合金鋼襯板材料的生產方法，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30-40、麥飯石1-2、氟化鈣3-4、氧化鎂6-7、氯化鐵1-2、鉀長石粉2-3、陽起石5-6、硫酸鎂2-3、納米二氧化硅2_3、玉石粉3_4、蒙脫石1_2、氟硅酸鉀4-5 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態，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于粉末重量2-3%的硅烷偶聯劑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】C21D6/00GK103627968SQ201310583449
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】丁健, 葛浩, 汪俊, 夏巖磊, 楊玭, 劉克忠 申請人:滁州學院