一种钻头用钨系高速钢材料及其制备方法
【专利摘要】一种钻头用钨系高速钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳1.2-1.3、铬8.8-9.3、钨11.2-11.4、钒1.1-1.3、锰3.0-3.2、钛2.4-2.6、铌0.03-0.05、Bi0.09-0.12、Yb0.01-0.02、Lu0.03-0.04、余量为铁及其它不可避免的杂质。本发明在钨系高速钢的基础上添加铬、锰、Bi、Yb、Lu，增加了耐磨性和耐腐蚀性，通过添加钒、钛、铌，细化了晶粒，降低了脆性，提高了强度和韧性，该合金钢硬度和韧性都较好，适用于制作长钻头，不易折断；本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高了成品率。
【专利说明】一种钻头用钨系高速钢材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种钻头用钨系高速钢材料及其制备方法。【背景技术】
[0002]电钻是一种应用广泛的电动工具，在建筑、加工等领域有广泛的应用。电钻的主要原理是通过电动机的转动，带动驱动作业装置，从而使钻头刮削物体表面以洞穿物体，钻头是电钻必不可少的部件之一。
[0003]目前钻头材料主要是高速钢和硬质合金，这两种合金硬度高、耐磨、红硬性好，而且保持一定韧性，但是电钻在使用过程中，经常出现折断、刀刃易磨损或者弯曲现象，钻头经常需要更换，主要是因为钻头材料的硬度、耐磨性、韧性等性能不能达到平衡。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种钻头用钨系高速钢材料及其制备方法，该磨球材料具有高强度、耐磨性好、韧性较好的优点。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种钻头用钨系高速钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 1.2-1.3、铬 8.8-9.3、钨 11.2-11.4、钒 1.1-1.3、锰 3.0-3.2、钛 2.4-2.6、铌 0.03-0.05、Bi0.09-0.12、Yb0.01-0.02、Lu0.03-0.04、余量为铁及其它不可避免的杂质。
[0006]所述的钻头 用钨系高速钢材料的生产方法，其特征在于:
(1)、准备生铁与废铁按1:0.3-0.7比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、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)铬、锰、Bi;(2)钨、钛、铌；
(3)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为21-25分钟，投料后搅拌均匀。
[0007]所述的铸后热处理是:先由室温以270_280°C /小时速率升温至770_790°C，再以250-2600C /小时速率降温至610-620°C，再以270_280°C /小时速率升温至930_940°C，保温3-4小时；再以250-260 V /小时速率降温至620-630 °C，保温50-70分钟，再以250-260°C /小时速率降温至180-200°C，保温2-3小时；再以170_190°C /小时速率升温至350-370°C，保温40-50分钟，再以170_190°C /小时速率升温至520_530°C，保温4_5小时，取出空冷即得。
[0008]所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:白云石13-15、粘土 30-35、三氧化二铝2-3、纳米钛白粉2-3、铝粉1-2、三聚磷酸钠1-2、三氧化二铁2_3、莹石6_8、玉石粉3_4、蒙脱石1-2、树木灰烬1-2、Na2TiF6 8-10 ;其制备方法是将白云石、粘土、莹石、玉石粉、蒙脱石、树木灰烬混合，加热至2500-3000°C，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
[0009]本发明的有益效果本发明在钨系高速钢的基础上添加铬、锰、B1、Yb、Lu，增加了耐磨性和耐腐蚀性，通过添加钒、钛、铌，细化了晶粒，降低了脆性，提高了强度和韧性，该合金钢硬度和韧性都较好，适用于制作长钻头，不易折断，使用寿命长；本发明通过合理控制铸后处理温度，分批投放原料，增加了合金的强度、耐磨性，减小了脆性，通过使用废铁作为原料，使合金品质均一。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提闻了成品率。
【具体实施方式】
[0010]一种钻头用钨系高速钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳
1.2-1.3、铬 8.8-9.3、钨 11.2-11.4、钒 1.1-1.3、锰 3.0-3.2、钛 2.4-2.6、铌 0.03-0.05、Bi0.09-0.12、Yb0.01-0.02、Lu0.03-0.04、余量为铁及其它不可避免的杂质。
[0011]所述的钻头用钨系高速钢材料的生产方法为:
(1)、准备生铁与废铁按1:0.5比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、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)铬、锰、Bi;(2)钨、钛、铌；
(3)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23分钟，投料后搅拌均匀。
[0012]所述的铸后热处理是:先由室温以275°C/小时速率升温至780°C，再以255°C/小时速率降温至615°C，再以275°C /小时速率升温至935°C，保温3.5小时；再以255°C /小时速率降温至625°C，保温60分钟，再以255°C /小时速率降温至190°C，保温2.6小时；再以180°C /小时速率升温至360°`C，保温45分钟，再以180°C /小时速率升温至525°C，保温
4.5小时，取出空冷即得。
[0013]所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:白云石13、粘土 30、三氧化二铝3、纳米钛白粉2、铝粉1、三聚磷酸钠2、三氧化二铁3、莹石6、玉石粉4、蒙脱石1、树木灰烬UNa2TiF6 8 ;其制备方法是将白云石、粘土、莹石、玉石粉、蒙脱石、树木灰烬混合，加热至2500-3000°C，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
[0014]本实施例的钻头用钨系高速钢材料的机械性能为:硬度66HRC，600°C时的硬度48HRC，冲击吸收功51J，冲击韧性58J/cm2。
【权利要求】
1.一种钻头用钨系高速钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 1.2-1.3、铬 8.8-9.3、钨 11.2-11.4、钒 1.1-1.3、锰 3.0-3.2、钛 2.4-2.6、铌0.03-0.05、Bi0.09-0.12、Yb0.01-0.02、Lu0.03-0.04、余量为铁及其它不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的钻头用钨系高速钢材料的生产方法，其特征在于: (1)、准备生铁与废铁按1:0.3-0.7比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、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)铬、锰、Bi; (2)钨、钛、铌；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为21-25分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的钻头用钨系高速钢材料的生产方法，其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以270-280°C /小时速率升温至770-790°C，再以250_260°C /小时速率降温至610-620°C，再以270-280°C /小时速率升温至930-940°C，保温3-4小时；再以250-2600C /小时速率降温至620-630°C，保温50-70分钟，再以250_260°C /小时速率降温至180-200°C，保温2-3小时；再以170-190°C /小时速率升温至350_370°C，保温40-50分钟，再以170-190°C /小时速率升温至520-530°C，保温4-5小时，取出空冷即得。
【文档编号】C21D1/18GK103820733SQ201410009817
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】章功国, 王泾文, 段宗银, 李纯金, 陈超, 王淑妍, 张少伍, 王晓芬, 谢勇 申请人:马鞍山市恒毅机械制造有限公司