本发明专利技术公开了一种用于起重机吊钩的高强度高韧性合金材料，包括如下质量份原料：碳0.8‑1.5%、硅0.6‑1.3%、锰1.7‑2.4%、钨2‑15%、镍3‑10%、锌5‑13%、钇7‑18%、锆0.5‑1.2%、铌0.3‑5.5%，其余量为铁。其延续了碳素合金高强度高硬度的特点，又具有良好的延展性和韧性，非常适合起重机吊钩高强度的机械性能需求。
High strength and high toughness alloy material for crane hook
The invention discloses a method for high strength and high toughness alloy material of crane hook, which comprises the following parts: 0.8 the quality of raw material of carbon 1.5%, 0.6 1.3%, 1.7 silicon manganese 2.4%, 2 15%, 3 tungsten nickel 10%, zinc 5 13%, 7 18%, 0.5 yttrium zirconium, niobium 1.2% 0.3 5.5%, the remaining amount of iron. It has the characteristics of high strength and high hardness of carbon alloy, and has good ductility and toughness. It is very suitable for mechanical properties of crane hook.
【技术实现步骤摘要】
一种用于起重机吊钩的高强度高韧性合金材料
本专利技术涉及起重机械
，具体涉及一种用于起重机吊钩的高强度高韧性合金材料。
技术介绍
起重机械中最常见的一种吊具。吊钩常借助于滑轮组等部件悬挂在起升机构的钢丝绳上。吊钩按形状分为单钩和双钩，单钩制造简单、使用方便，但受力情况不好，大多用在起重量为80吨以下的工作场合；起重量大时常采用受力对称的双钩。叠片式吊钩由数片切割成形的钢板铆接而成，个别板材出现裂纹时整个吊钩不会破坏，安全性较好，但自重较大，大多用在大起重量或吊运钢水盛桶的起重机上。吊钩在作业过程中常受冲击，须采用韧性好的优质碳素钢制造。而目前有些碳素钢材料制作的起重机吊钩由于延展性不够好，而影响起重机的使用，严重时会因吊钩的质量问题造成重大的安全事故。合金材料的晶体结构属密排六方晶格，其塑性变形能力不及铝和钢，增加了合金材料塑性加工的难度和生产制备成本，为此近年的新型合金材料开发研究中，已经开始重视通过变形合金材料中合金相设计和采用新变形工艺等方式，在保证一定强度的同时更注重提高合金材料的塑性加工能力。要想提高合金材料的强度可以通过添加颗粒或纤维增强相，可以通过强烈塑形变形或粉末冶金等复杂的制备方法。但上述两种方法均无法制备大尺寸合金材料结构件，因此其应用受到限制。添加合金元素强化合金材料是提高合金材料强度的一种简单有效且经济实用的方法，目前在高强合金材料开发过程中通过添加大量的合金元素来提高强度使用的最为普遍。在提高合金材料性能的各种合金元素中，多种稀土元素联合使用时强化效果最好。目前，高强合金材料的开发一般含两种及两种以上稀土元素。另外，稀土元素在铸造合金材料中有净化、除气和排渣作用，能有效减少气体、氧化物和有害元素的影响。但是大量稀土元素的加入虽然可以大大提高合金材料的强度，随之而来的是合金材料材料价格比较高，高稀土合金材料大量应用受到限制。因此开发无稀土或含少量稀土元素的高强高韧性合金材料，并将其应用在起重机吊钩的锻造中具有重要的意义。
技术实现思路
鉴于上述对现有技术的分析，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于起重机吊钩的高强度高韧性合金材料，要求该合金延续碳素合金高强度高硬度的特点，又具有良好的延展性和韧性。鉴于上述要解决的技术问题，本专利技术提供如下的技术解决方案：一种用于起重机吊钩的高强度高韧性合金材料，包括如下质量份原料：碳0.8-1.5%、硅0.6-1.3%、锰1.7-2.4%、钨2-15%、镍3-10%、锌5-13%、钇7-18%、锆0.5-1.2%、铌0.3-5.5%，其余量为铁。优选的，所述合金材料包括如下质量份组分：碳1.3%、硅0.9%、锰2.2%、钨8%、镍9%、锌12%、钇10.3%、锆0.9%、铌4.3%，其余量为铁。优选的，所述合金材料在室温下的抗拉强度为2050-2850MPa，屈服强度为2010-2810MPa，维氏硬度500-630，洛氏硬度40-59。优选的，所述合金材料的制备方法，包括如下步骤：（1）按照所述重量份称取原料：碳、硅、锰、钨、镍、锌、钇、锆、铌和铁；（2）将碳块、硅颗粒、锰锭、铁锭、钨锭、锌锭和钇、锆、铌的中间合金放入烘箱中预热；（3）将预热好的金属锭和中间合金投入真空中频感应炉中进行初次熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1560-1600℃，熔炼时间为1h，得到初次熔炼合金；（4）将初次熔炼合金破碎，得到直径3厘米的碎块，向碎块中均匀混入粒度为200-300目的镍粉，在真空中频感应炉中进行二次熔炼，熔炼温度为1570-1610℃，熔化时间为1.5h，合金完全熔化后，于1700℃-1720℃浇入砂型，成型得到合金材料试块。进一步优选的，所述步骤（1）中称取的原料中碳、硅、锰、铁、钨、镍和锌分别以碳块、硅颗粒、锰锭、铁锭、钨锭、镍粉和锌锭的形态，钇、锆和铌为中间合金。进一步优选的，所述步骤（2）中的烘箱预热温度为150-200℃，时间为2-3h。进一步优选的，所述步骤（3）中的真空中频感应炉的真空度为1.7×10-3Pa。进一步优选的，所述步骤（3）中的通入保护气体的压力为3×10-3Pa。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术的合金材料中包括碳、硅、锰、钨、镍、锌、钇、锆、铌和铁，其延续了碳素合金高强度高硬度的特点，又具有良好的延展性和韧性，非常适合起重机吊钩高强度的机械性能需求；（2）本专利技术的高强合金材料与其他高强合金材料相比，稀土元素含量少，所用原材料易于获得，成本低，性价比高，易于大规模生产；（3）本专利技术提供的合金材料在室温下的拉伸性能为：室温抗拉强度可达2050-2850MPa，屈服强度可达2010-2810MPa，维氏硬度可达500-630，洛氏硬度可达40-59。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术的技术方案。这些实施例仅用于说明本专利技术的最优方案而不用于限制本专利技术的保护范围。实施例1本实施例提供一种用于起重机吊钩的高强度高韧性合金材料，包括如下质量份原料：碳0.8%、硅0.6%、锰2.4%、钨15%、镍3%、锌13%、钇18%、锆0.5%、铌5.5%，其余量为铁。上述合金材料的制备方法，包括如下步骤：（1）按照所述重量份称取原料：碳、硅、锰、钨、镍、锌、钇、锆、铌和铁；其中碳、硅、锰、铁、钨、镍和锌分别以碳块、硅颗粒、锰锭、铁锭、钨锭、镍粉和锌锭的形态，钇、锆和铌为中间合金（2）将碳块、硅颗粒、锰锭、铁锭、钨锭、锌锭和钇、锆、铌的中间合金放入烘箱中预热；其中烘箱预热温度为150℃，时间为2h；（3）将预热好的金属锭和中间合金投入真空中频感应炉中进行初次熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1560℃，熔炼时间为1h，得到初次熔炼合金；其中真空中频感应炉的真空度为1.7×10-3Pa；通入保护气体的压力为3×10-3Pa。（4）将初次熔炼合金破碎，得到直径3厘米的碎块，向碎块中均匀混入粒度为200目的镍粉，在真空中频感应炉中进行二次熔炼，熔炼温度为1570℃，熔化时间为1.5h，合金完全熔化后，于1700℃浇入砂型，成型得到合金材料试块。本实施例所获得合金室温拉伸性能为：抗拉强度为2050MPa，屈服强度为2010MPa，维氏硬度500，洛氏硬度40。实施例2本实施例提供一种用于起重机吊钩的高强度高韧性合金材料，包括如下质量份原料：碳1.5%、硅1.3%、锰1.7%、钨2%、镍10%、锌13%、钇18%、锆0.5%、铌5.5%，其余量为铁。上述合金材料的制备方法，包括如下步骤：（1）按照所述重量份称取原料：碳、硅、锰、钨、镍、锌、钇、锆、铌和铁；其中碳、硅、锰、铁、钨、镍和锌分别以碳块、硅颗粒、锰锭、铁锭、钨锭、镍粉和锌锭的形态，钇、锆和铌为中间合金（2）将碳块、硅颗粒、锰锭、铁锭、钨锭、锌锭和钇、锆、铌的中间合金放入烘箱中预热；其中烘箱预热温度为200℃，时间为3h；（3）将预热好的金属锭和中间合金投入真空中频感应炉中进行初次熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1600℃，熔炼时间为1h，得到初次熔炼合金；其中真空中频感应炉的真空度为1.7×10-3Pa；通入保护气体的压力为3×10-3Pa。（4）将初次熔炼合金破碎，得到直径3厘米的碎块，向碎块中均匀混入粒度为300目的镍粉，在真空中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于起重机吊钩的高强度高韧性合金材料，其特征在于，包括如下质量份原料：碳0.8‑1.5%、硅0.6‑1.3%、锰1.7‑2.4%、钨2‑15%、镍3‑10%、锌5‑13%、钇7‑18%、锆 0.5‑1.2%、铌0.3‑5.5%，其余量为铁。
【技术特征摘要】
1.一种用于起重机吊钩的高强度高韧性合金材料，其特征在于，包括如下质量份原料：碳0.8-1.5%、硅0.6-1.3%、锰1.7-2.4%、钨2-15%、镍3-10%、锌5-13%、钇7-18%、锆0.5-1.2%、铌0.3-5.5%，其余量为铁。2.根据权利要求1所述的用于起重机吊钩的高强度高韧性合金材料，其特征在于，包括如下质量份组分：碳1.3%、硅0.9%、锰2.2%、钨8%、镍9%、锌12%、钇10.3%、锆0.9%、铌4.3%，其余量为铁。3.根据权利要求1所述的用于起重机吊钩的高强度高韧性合金材料，其特征在于，所述合金材料在室温下的抗拉强度为2050-2850MPa，屈服强度为2010-2810MPa，维氏硬度500-630，洛氏硬度40-59。4.根据权利要求1所述的用于起重机吊钩的高强度高韧性合金材料，其特征在于，所述合金材料的制备方法，包括如下步骤：（1）按照所述重量份称取原料：碳、硅、锰、钨、镍、锌、钇、锆、铌和铁；（2）将碳块、硅颗粒、锰锭、铁锭、钨锭、锌锭和钇、锆、铌的中间合金放入烘箱中预热；（3）将预热好的金属锭和中间合金投入真空中频感...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖月，
申请(专利权)人：合肥康之恒机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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