[發明專利]高性能合金鋼制備

無效

• 申請號: 201310018296.5
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103074473A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 高雷雷;劉玉輝;戴揚;張健;邢娟娟
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C21D7/02
• 分類號: C21D7/02;C21D1/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種高性能合金鋼制備方法，采用等通道轉角擠壓與激光熔凝技術相結合的方法制備高性能合金鋼合金塊材，提高合金鋼的塑性、強度、硬度等機械性能及其摩擦學性能，進而提高該合金的實際工程應用價值。屬于金屬材料成型與加工技術領域。

背景技術

鋼鐵材料作為人類使用的最傳統和最主要的結構材料，其經濟性和性能多樣性的結合是目前任何一類工程材料難以媲美的，并在今后相當長的時間內仍將發揮主導作用。合金鋼由于添加了合金元素，改善了鋼的物理與機械性能，具有強度高，塑性韌性好及耐腐蝕性好等優點，應用范圍越來越廣。但隨著科學技術的發展及各種行業對合金的大量需求，合金鋼材料的生產正面臨著資源問題的巨大壓力。磨損是導致合金鋼零部件失效的主要原因，據統計機械零部件的失效80%是由磨損引起的，由此帶來了巨大的材料浪費與消耗。因此，如何充分發揮合金鋼的優勢，進一步提高其力學性能及摩擦學性能，延長其使用壽命成為目前研究的難點問題。

傳統提高合金鋼力學性能與摩擦學性能方法主要通過改變元素含量的方法，這種方法雖在一定程度上可改善合金鋼的力學性能，但也存在一定得不足。通常變形合金的變形能力(韌塑性指標)、力學性能、變形溫度和合金元素含量之間有著密切聯系。改變了合金元素的含量改善合金耐磨性的同時，也會導致合金其它力學性能的改變，通常會引起合金鋼塑性及韌性的下降，影響其正常使用。

隨著合金鋼的應用范圍擴大，對合金鋼的力學性能及摩擦學性能提出了更高的要求，目前的方法和工藝難以滿足要求，制約了合金鋼的應用范圍的擴大。為了滿足科技的發展對合金鋼更高性能的需求，提高產品質量，迫切需要新的途徑進一步提高合金鋼的性能。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的目的在于提出一種可制備具有高綜合性能的合金鋼制備方法，既可顯著提高合金鋼的力學性能，又可顯著提高合金鋼的摩擦學性能，解決了現有工藝力學性能與摩擦學性能難以兼顧的難題。

為實現這一目的，本發明的技術方案中，采用了等通道轉角擠壓與激光熔凝技術相結合的方法。首先將鑄態、軋態或鍛態的合金鋼進行機加工，切割成塊狀坯料，對坯料進行表面加工處理，使坯料表面平整光滑，在坯料表面涂敷石墨潤滑劑后，采用等通道轉角擠壓模具進行等通道轉角擠壓，經過4道次等通道轉角擠壓處理后，對處理后的合金鋼進行表面清理，進行激光熔凝處理，最終獲得力學性能、摩擦學性能等性能良好的合金鋼材料。

本發明的一種高力學性能與摩擦學性能的合金鋼制備方法具體為：將合金鋼毛坯采用線切割加工方法加工成與等通道轉角擠壓模具截面形狀相同塊狀坯料，并對坯料表面進行磨削，使坯料表面光滑平整，具有較高的光潔度。用丙酮對坯料進行表面清洗，在70～120℃的溫度下預熱10～20分鐘，然后在坯料表面均勻涂敷石墨潤滑劑，放在60～100℃的溫度下烘干8～15分鐘。

本發明采用等通道轉角擠壓模具的擠壓通道角度為60～120°。用丙酮對模具進行表面和型腔清洗，在150℃的溫度下預熱30～50分鐘，然后涂敷石墨潤滑劑，涂層厚度要均勻。將涂好潤滑劑的合金鋼坯料放入等通道轉角擠壓模具中，并將模具裝配好，在液壓萬能試驗機上對坯料進行擠壓。對擠壓出的坯料再進行表面處理使其光滑平整，并對模具型腔和坯料涂敷石墨潤滑劑，再進行第2次擠壓，重復以上過程，進行4道次以上等通道轉角擠壓。

對經等通道轉角擠壓處理后的合金鋼坯料進行表面磨削，用丙酮對坯料進行表面清洗，在120℃的溫度下烘干10～20分鐘，隨后進行激光熔凝表面處理。激光熔凝處理過程中，可根據需要調整輸出功率、掃描速度和離焦量等激光表面熔凝處理的工藝參數，可按需獲得具有不同深度的表面處理層。

本發明采用等通道轉角擠壓與激光熔凝相結合的制備方法，對合金鋼先進行等通道轉角擠壓處理，再進行激光熔凝處理，此方法顯著提高了合金鋼的力學性能與摩擦學性能。若采用軋態或鍛態合金鋼，因此類合金鋼已進行過塑性變形處理，等通道擠壓次數可適當減少；若采用鑄態合金鋼，則等通道轉角擠壓次數可適當增加。