一种高强度低碳钢材料及其制备方法
【专利摘要】一种高强度低碳钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：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、余量为铁。本发明通过使用锰、镍、铌、钒等原料组合，合理设置配比和生产工艺，合理设置投放次序，形成的低碳钢不仅具有低碳钢的优异韧性和可塑性，还具有高强度、硬度高、耐磨性好的特点；并使用部分废铁作为原料，提高合金的质量稳定均一；本发明适用于多种部件，机械加工性能好，使用寿命长，安全系数高。通过加入精炼剂，气孔度降低1-2度。
【专利说明】一种高强度低碳钢材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属材料制备领域，尤其涉及一种高强度低碳钢材料及其制备方法。【背景技术】
[0002]合金钢的发展已经有100多年的历史了，到目前为止，多种多样的合金钢在工业上被应用，主要有以下类型:调质钢、弹簧钢、工具钢、高速钢、模具钢、高中低碳合金钢等，目前为止，虽然合金钢技术得到很大发展，但是，仍有很多问题存在，如耐磨度、硬度、防锈性能、耐腐蚀性能、耐高低温性能、脆性、韧性、成本等不能兼顾，在很多场合还不能满足生产的要求，还需要进一步改进，以提高生产效率，降低成本，提高安全性，为高精尖技术发展提供保障，为社会发展提供动力，任务还很艰巨。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种高强度低碳钢材料及其制备方法，该合金材料具有良好的韧性、可塑性，较高的强度和硬度的特点。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种高强度低碳钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为--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、余量为铁。
[0005]所述的高强度低碳钢材料的生产方法，其特征在于:
(1)、将生铁与废铁按1:2比例投入炉中熔化作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧、合金化、采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理等；
(2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(l)—、Mn;(2)Mo、N1、Co；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为10-12分钟，投料后搅拌均匀。
[0006]所述的铸后热处理是:先由室温以180_200°C /小时速率升温至900_915°C，保温3-4小时；再以140-160°C/小时速率降温至600-615°C，保温40-60分钟；再以100-120°C /小时速率降温至320-340°C，保温2-3小时；再以150_170°C /小时速率升温至500-520°C，保温2-3小时，取出空冷即得。
[0007]所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉3_4、粘土 9_12、氧化镁3_4、氯化锌2-3、氟铝酸钠5-6、氧化铝1-2、铝矾土 5-6、硼化钒1_2、二甲基氧化锡1_2、氢氧化铝8-10、玉石粉3-4、蒙脱石1-2 ;制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2-3%的硅烷偶联剂ΚΗ-550、1-2%的纳米碳粉，混合均匀后，在8-15Mpa下压制成坯，然后，在900_950°C下煅烧3-4小时，冷却后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0008]本发明的有益效果
本发明通过使用锰、镍、铌、钒等原料组合，合理设置配比和生产工艺，合理设置投放次序，形成的低碳钢不仅具有低碳钢的优异韧性和可塑性，还具有高强度、硬度高、耐磨性好的特点；并使用部分废铁作为原料，提高合金的质量稳定均一；本发明适用于多种部件，机械加工性能好，使用寿命长，安全系数高。本发明精炼剂用于铸造生产，明显提高成品率，特别是铸件中的气孔度降低1-2度，得到有效的控制，不会在铸件表面产生气孔，夹杂氧化物也明显降低，氧化夹杂物在2级左右。
【具体实施方式】
[0009]一种高强度低碳钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为--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、余量为铁。
[0010]所述的高强度低碳钢材料的生产方法:
(1)、将生铁与废铁按1:2比例投入炉中熔化作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧、合金化、采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理等；
(2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(1)硅、Mn;(2)Mo、N1、Co ；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为11分钟，投料后搅拌均匀。
[0011]所述的铸后热处理是:先由室温以1901:/小时速率升温至9101:，保温3.6小时；再以150°C /小时速率降温至610°C，保温50分钟；再以110°C /小时速率降温至330°C，保温2.5小时；再以160°C /小时速率升温至510°C，保温2.5小时，取出空冷即得。
[0012]所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:工具钢粉3、粘土 9、氧化镁3、氯化锌2、氟铝酸钠6、氧化铝1、铝矾土 5、硼化钒1、二甲基氧化锡1、氢氧化铝8、玉石粉4、蒙脱石I ;制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2-3%的硅烷偶联剂KH-550、1-2%的纳米碳粉，混合均匀后，在8-15Mpa下压制成坯，然后，在900-950°C下煅烧3_4小时，冷却后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0013]本发明高强度低碳钢材料的机械性能为:拉伸强度1198MPa，屈服强度934MPa，延伸率15.2%，断面收缩率28.9%，冲击吸收功53.6J，冲击韧性63.5J/cm2，硬度286.4HB。
【权利要求】
1.一种高强度低碳钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为: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、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的高强度低碳钢材料的生产方法，其特征在于: (1)、将生铁与废铁按1:2比例投入炉中熔化作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧、合金化、采用精炼剂精炼、浇铸、铸后热处理等； (2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(1)硅、Mn;(2)Mo、N1、Co ；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为10-12分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的高强度低碳钢材料的生产方法，其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以180-200°C /小时速率升温至900-915°C，保温3_4小时；再以140-160°C /小时速率降温至600-615°C，保温40-60分钟；再以100_120°C /小时速率降温至320-340°C，保温2-3小时；再以150_170°C /小时速率升温至500_520°C，保温2_3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的高强度低碳钢材料的生产方法，其特征在于:所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉3-4、粘土 9-12、氧化镁3-4、氯化锌2-3、氟铝酸钠5-6、氧化铝1-2、铝矾土 5-6、硼化钒1-2、二甲基氧化锡1_2、氢氧化铝8_10、玉石粉3_4、蒙脱石1-2 ;制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2-3%的硅烷偶联剂KH-550、1-2%的纳米碳粉，混合均匀后， 在8-15Mpa下压制成坯，然后，在900-950°C下煅烧3_4小时，冷却后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文档编号】C21D6/00GK103789615SQ201410034542
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月25日 优先权日:2014年1月25日
【发明者】王子彬, 孙涛, 牛敬仁, 李士杰, 赵峰, 韩飞 申请人:安徽省临泉县智创精机有限公司