【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料领域，对h13钢的化学成分进行优化改进，通过加入元素钇、钛提高h13钢的冲击韧性和硬度。
技术介绍
1、h13钢是一种广泛使用且具有代表性的热作模具钢。近年来，h13钢在隧道掘进机刀圈用钢领域得到应用。但目前，国产h13钢刀圈耐磨性、使用寿命偏低，使得隧道掘进机刀圈使用成本居高不下，在我国某隧道工程中刀圈费用占刀具费用的30％[周雁领.tbm盘形滚刀的质量控制及其检测维修技术.现代隧道技术,2007,(03):42-49]，如将其使用寿命提高将大幅降低施工成本。提高h13钢冲击韧性和硬度是提高刀圈使用寿命、降低施工成本的主要途径。
2、为了改善h13钢的性能，中国专利技术专利申请cn101709423a公开了一种通过加氮改进h13模具钢性能的方法，对传统h13钢的化学成分进行改进，通过加入固溶氮元素提高模具钢的强度、硬度和耐磨性，并且不降低韧性。含氮h13模具钢的化学成分重量百分含量如下：c：0.28～0.40，si：0.80～1.20，mn：0.20～0.50，cr：4.75～5.5，mo：1.10～1.75，v：0.80～1.20，n：0.02～0.08，p≤0.03，s≤0.03，余量：fe。锻件经热处理后达到如下性能：硬度值53～55hrc，抗拉强度1800mpa以上，屈服强度1480mpa以上，冲击吸收功值稳定在15～16j之间。
3、申请号为201110178988.7的专利技术专利公开了一种h13模具钢及其制备方法，其化学成分重量百分含量为c：0.40～0.46，cr：
4、在钢中加入钛元素来提高h13钢硬度已被较多文献报道，微量的钛在钢中可与碳生成细小的碳化钛，起到沉淀强化的效果，提高材料硬度[张可,孙新军,雍岐龙等.回火时间对高ti微合金化淬火马氏体钢组织及力学性能的影响.金属学报,2015,51(05):553-560]。然而，生成的细小碳化钛常常呈尖角形，降低h13钢的冲击韧性。为了消除该不利影响，在钢中加入钇元素可改善钛元素分布、并将钢中尖角形al2o3夹杂物变质为球形稀土氧化物夹杂，降低有害夹杂物的作用，提高h13钢的冲击韧性。因此，通过在h13钢中添加适量的钇、钛元素，可望在提高其硬度的同时提高冲击韧性，最终提高h13钢刀圈的使用寿命。同时，稀土钇的加入可促进热处理阶段vc析出行为，增强析出强化效果，基于此效果本专利技术将常规回火2～3次、回火时间4～8h的热处理工艺，优化为回火一次，回火时间2h，大大缩短了生产周期，降低了能耗。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种易操作、成本低的提高h13钢冲击韧性和硬度的化学成分优化方案。
2、一种钇、钛微合金化改进h13钢力学性能的方法，其特征在于，所述h13钢化学成分及重量百分含量如下：碳：0.32-0.45，硅：0.80-1.20，钒：0.80-1.20，锰：0.20-0.50，钼：1.10-1.75，铬：4.75-5.50，镍：0.10-0.20，钇：0.01-0.02，钛：0.20-0.30，硫：≤0.03，磷：≤0.03，余量：铁；
3、其工艺方法是采用真空感应熔炼炉，在真空氮气保护气氛下进行熔炼，所得的铸锭进行线切割、淬火、回火热处理；其突出特点是：钇粉加入时将松散的单质钇粉均匀铺于模锭底部，在浇铸过程中通过钢液的热量进行熔化，通过钢液的涡流进行均匀扩散，其他元素采用常规方法加入。
4、如上所述钇、钛微合金化改进h13钢力学性能的方法，其特征在于，制备方法如下：按钢中各元素所占重量比计算、准备原材料，按下列顺序一次加入真空感应熔炼炉进行熔炼，先加入纯铁、金属钼，抽真空并通入氮气进行保护，熔化后加入含硅75％硅铁合金、含钒50％钒铁合金，熔化后加入钛、铬和易挥发的金属锰；熔炼时为保证钇元素的收得率，减少熔炼过程中的飞溅溢出和凝固时形成气泡，要严格控制熔炼温度在1600℃以上，出炉温度在1650℃以上，熔炼时间为30分钟，在合金全部熔化后，迅速浇铸在铺有松散的钇粉的模锭中，并通过钢液的涡流进行均匀扩散，熔炼所得的铸锭进行线切割、淬火、回火热处理。
5、该方法减小钇在钢液中的存在时间，缩短钇-氧团簇聚集生成氧化钇夹杂物的尺寸，降低夹杂物的危害。
6、进一步地，所述热处理工艺为：1080℃保温30分钟，油淬；分别在580℃、600℃回火，回火一次，时间2小时，空冷。
7、该热处理工艺基于钇加入能够促进热处理过程中vc的析出行为，可以将常规回火2～3次、回火时间4～8h的热处理工艺，优化为回火一次，回火时间2h，大大缩短生成周期，降低能耗。
8、进一步地，所述单质钇粉粒度为325目，纯度为99.9％。
9、进一步地，所述的油淬，其特征在于，选用快速光亮淬火油，温度为25℃。
10、本专利技术技术关键点在于：
11、专利局网站上公布过一条专利号为cn102242316b，“一种h13模具钢及其制备方法”。也曾提到过在h13模具钢中加入钇、钛元素改进模具钢性能的方法，
12、本专利技术与专利号为cn102242316b“一种h13模具钢及其制备方法”专利技术专利的主要不同点：
13、1.合金成分不完全相同，相同元素的添加范围不同
14、cn102242316b中h13钢成分为(重量％)：c：0.40～0.46，cr：6.00～6.30，v：0.50～0.65，mo：0.30～0.45，mn：0.85～1.05，si：1.25～1.55，w：0.12～0.25，nb：0.008～0.018，ta：0.008～0.015，ti：0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钇、钛微合金化改进H13钢力学性能的方法，其特征在于，所述H13钢化学成分及重量百分含量如下：碳：0.32-0.45，硅：0.80-1.20，钒：0.80-1.20，锰：0.20-0.50，钼：1.10-1.75，铬：4.75-5.50，镍：0.10-0.20，钇：0.01-0.02，钛：0.20-0.30，硫：≤0.03，磷：≤0.03，余量：铁；
2.根据权利要求1所述钇、钛微合金化改进H13钢力学性能的方法，其特征在于，制备方法如下：按钢中各元素所占重量比计算、准备原材料，按下列顺序一次加入真空感应熔炼炉进行熔炼，先加入纯铁、金属钼，抽真空并通入氮气进行保护，熔化后加入硅铁、钒铁，熔化后加入钛、铬和易挥发的金属锰；熔炼时为保证钇元素的收得率，减少熔炼过程中的飞溅溢出和凝固时形成气泡，要严格控制熔炼温度在1600℃以上，出炉温度在1650℃以上，熔炼时间为30分钟，在合金全部熔化后，迅速浇铸在铺有钇粉的模锭中；熔炼所得的铸锭进行线切割、淬火、回火热处理。
3.根据权利要求1所述钇、钛微合金化改进H13钢力学性能的方法，其特征在于，所述热处理工艺
4.根据权利要求1所述钇、钛微合金化改进H13钢力学性能的方法，其特征在于，所述单质钇粉粒度为325目，纯度为99.9％。
5.如权利要求3中所述钇、钛微合金化改进H13钢力学性能的方法，其特征在于，所述的油淬，其特征在于，选用快速光亮淬火油，温度为25℃。
...【技术特征摘要】
1.一种钇、钛微合金化改进h13钢力学性能的方法，其特征在于，所述h13钢化学成分及重量百分含量如下：碳：0.32-0.45，硅：0.80-1.20，钒：0.80-1.20，锰：0.20-0.50，钼：1.10-1.75，铬：4.75-5.50，镍：0.10-0.20，钇：0.01-0.02，钛：0.20-0.30，硫：≤0.03，磷：≤0.03，余量：铁；
2.根据权利要求1所述钇、钛微合金化改进h13钢力学性能的方法，其特征在于，制备方法如下：按钢中各元素所占重量比计算、准备原材料，按下列顺序一次加入真空感应熔炼炉进行熔炼，先加入纯铁、金属钼，抽真空并通入氮气进行保护，熔化后加入硅铁、钒铁，熔化后加入钛、铬和易挥发的金属锰；熔炼时为保证钇元素的收得率，减少熔炼过...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨滨，王运鑫，冯兴旺，韩金鑫，姜利坤，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。