一种特种耐磨低碳钢材料及其制备方法技术

一种特种耐磨低碳钢材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.06-0.15、铝1.1-1.3、硅0.3-0.5、锰5.1-5.4、铼0.2-0.4、镧0.003-0.005、铈0.02-0.05、铜3.4-3.5、Ni2.1-2.3、Cr3.0-3.2、Mo0.03-0.05、钕0.001-0.003、钇0.006-0.008、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁；本发明专利技术通过使用铼、镧等稀土元素和其他原料组合，合理设置配比和生产工艺，合理设置投放次序，形成的合金材料具有较好的综合力学性能，尤其具有强度和硬度高、耐磨性好，还保留了低碳自有的韧性，极大提高了低碳钢的机械性能；并使用部分废铁作为原料，提高合金的质量稳定均一；通过加入精炼剂，气孔度降低1-2度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种特种耐磨低碳钢材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.06-0.15、铝1.1-1.3、硅0.3-0.5、锰5.1-5.4、铼0.2-0.4、镧0.003-0.005、铈0.02-0.05、铜3.4-3.5、Ni2.1-2.3、Cr3.0-3.2、Mo0.03-0.05、钕0.001-0.003、钇0.006-0.008、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁；本专利技术通过使用铼、镧等稀土元素和其他原料组合，合理设置配比和生产工艺，合理设置投放次序，形成的合金材料具有较好的综合力学性能，尤其具有强度和硬度高、耐磨性好，还保留了低碳自有的韧性，极大提高了低碳钢的机械性能；并使用部分废铁作为原料，提高合金的质量稳定均一；通过加入精炼剂，气孔度降低1-2度。【专利说明】
本专利技术涉及金属材料制备领域，尤其涉及。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该材料具有高的耐磨性、韧性。本专利技术的技术方案如下: 一种特种耐磨低碳钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.06-0.15、铝 1.1-1.3、硅 0.3-0.5、锰 5.1-5.4、铼 0.2-0.4、镧 0.003-0.005、铈 0.02-0.05、铜 3.4-3.5、Ν?2.1-2.3、Cr3.0-3.2、Mo0.03-0.05、钕 0.001-0.003、钇0.006-0.008、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量为铁； 所述的特种耐磨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、铜、镧；(2)铝、铈、钕；(3)铼、锰、Cr ; (4)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为8-10分钟，投料后搅拌均匀。所述的铸后热处理是:先由室温以200_230°C /小时速率升温至915_925°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_515°C，保温2-3小时，取出空冷即得。所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉3-4、凹凸棒土 100-120、生石灰2-3、纳米玉石粉3-4、蒙脱石粉1-2、珍珠岩95-110、BaC03 3_4、氟硅酸钠4_5、氟化钙2-3 ;制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态并搅拌均匀去渣，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。本专利技术的有益效果 本专利技术通过使用铼、镧等稀土元素和其他原料组合，合理设置配比和生产工艺，合理设置投放次序，形成的合金材料具有较好的综合力学性能，尤其具有强度和硬度高、耐磨性好，还保留了低碳自有的韧性，极大提高了低碳钢的机械性能，可以用于轴承等部件，可以显著延长抗磨部件寿命，降低机械的损坏率，增加了安全系数；并使用部分废铁作为原料，提高合金的质量稳定均一。本专利技术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】一种特种耐磨低碳钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.06-0.15、铝 1.1-1.3、硅 0.3-0.5、锰 5.1-5.4、铼 0.2-0.4、镧 0.003-0.005、铈 0.02-0.05、铜 3.4-3.5、Ν?2.1-2.3、Cr3.0-3.2、Mo0.03-0.05、钕 0.001-0.003、钇0.006-0.008、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量为铁； 所述的特种耐磨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、铜、镧；(2)铝、铈、钕；(3)铼、锰、Cr ； (4)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为8-10分钟，投料后搅拌均匀。所述的铸后热处理是:先由室温以220°C /小时速率升温至920°C，保温3.5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。所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:工具钢粉3、凹凸棒土 100-、生石灰2、纳米玉石粉3、蒙脱石粉2、珍珠岩95、BaC03 4、氟硅酸钠4、氟化钙3 ;制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态并搅拌均匀去渣，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。本专利技术特种耐磨低碳钢材料的机械性能为:拉伸强度1350MPa，屈服强度972MPa，延伸率15%，断面收缩率28%，冲击吸收功53J，冲击韧性62J/cm2，硬度295HB。【权利要求】1.一种特种耐磨低碳钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.06-0.15、铝 1.1-1.3、硅 0.3-0.5、锰 5.1-5.4、铼 0.2-0.4、镧 0.003-0.005、铈 0.02-0.05、铜 3.4-3.5、Ν?2.1-2.3、Cr3.0-3.2、Mo0.03-0.05、钕 0.001-0.003、钇0.006-0.008、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量为铁。2.根据权利要求1所述的特种耐磨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:(I)硅、铜、镧；(2)铝、铈、钕；(3)铼、锰、Cr ;(4)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特种耐磨低碳钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.06‑0.15、铝1.1‑1.3、硅0.3‑0.5、锰5.1‑5.4、铼0.2‑0.4、镧0.003‑0.005、铈0.02‑0.05、铜3.4‑3.5、Ni2.1‑2.3、Cr3.0‑3.2、Mo0.03‑0.05、钕0.001‑0.003、钇0.006‑0.008、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄浩，
申请(专利权)人：芜湖市鸿坤汽车零部件有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34