[發明專利]一種高強度高韌性合金鋼材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310721030.7
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103774055A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 潘申國;王吉欽;郭輝
• 申請（專利權）人: 六安市振華汽車變速箱有限公司
• 主分類號: C22C38/54
• 分類號: C22C38/54;C22C33/04;C21D6/00;C21C7/076
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及金屬材料制備領域，尤其涉及一種高強度高韌性合金鋼材料及其制備方法。

背景技術

合金鋼的發展已經有100多年的歷史了，到目前為止，多種多樣的合金鋼在工業上被應用，主要有以下類型：調質鋼、彈簧鋼、工具鋼、高速鋼、模具鋼、高中低碳合金鋼等，目前為止，雖然合金鋼技術得到很大發展，但是，仍有很多問題存在，如耐磨度、硬度、防銹性能、耐腐蝕性能、耐高低溫性能、脆性、韌性、成本等不能兼顧，在很多場合還不能滿足生產的要求，還需要進一步改進，以提高生產效率，降低成本，提高安全性，為高精尖技術發展提供保障，為社會發展提供動力，任務還很艱巨。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強度高韌性合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有高的硬度、韌性好的特點。

本發明的技術方案如下：

一種高強度高韌性合金鋼材料，其特征在于：其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳0.05-0.15、硅0.4-0.5、鎳6.3-6.5、鉻0.3-0.5、鉬1.3-1.5、鈦0.?5-0.9、鋁0.04-0.07、錳0.?5-0.?8、鈮0.1-0.2、銅0.03-0.05、硼0.1-0.15、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。

所述的高強度高韌性合金鋼材料的生產方法，其特征在于：

（1）、將生鐵與廢鐵按1：2比例投入爐中熔化作為鐵基質來源；進行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等；

（2）、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為：（1）硅、錳、鎳；（2）鈦、鈮；（3）鋁、硼（4）其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為8-10分鐘，投料后攪拌均勻。

所述的鑄后熱處理是：先由室溫以200-230℃/小時速率升溫至915-925℃，保溫3-4小時；再以140-160℃/小時速率降溫至620-630℃，保溫30-60分鐘；再以100-120℃/小時速率降溫至320-340℃，保溫2-3小時；再以150-170℃/小時速率升溫至520-540℃，保溫2-3小時，取出空冷即得。

所述的精煉劑由下列重量份的原料制成：工具鋼粉3-4、粘土9-12、氧化鎂3-4、氯化鋅2-3、氟鋁酸鈉5-6、氧化鋁1-2、鋁礬土5-6、硼化釩1-2、二甲基氧化錫1-2、氫氧化鋁8-10、玉石粉3-4、蒙脫石1-2；制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當于粉末重量2-3%的硅烷偶聯劑KH-550、1-2%的納米碳粉，混合均勻后，在8-15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950℃下煅燒3-4小時，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。

本發明的有益效果

本發明通過使用鈦、鈮、鎳等多種原料組合，經合理設置配比和生產工藝，合理設置投放次序，形成的合金材料具有優異綜合力學性能，尤其具有韌性好、可塑性好、高強度、高硬度的特點；并使用部分廢鐵作為原料，提高合金的質量穩定均一；本發明合金耐深沖，耐腐蝕，使用范圍廣，尤其使用于高檔汽車的駕駛室，發動機罩。本發明精煉劑用于鑄造生產，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，得到有效的控制，不會在鑄件表面產生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級左右。

具體實施方式

一種高強度高韌性合金鋼材料：其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳0.05-0.15、硅0.4-0.5、鎳6.3-6.5、鉻0.3-0.5、鉬1.3-1.5、鈦0.?5-0.9、鋁0.04-0.07、錳0.?5-0.?8、鈮0.1-0.2、銅0.03-0.05、硼0.1-0.15、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。

所述的高強度高韌性合金鋼材料的生產方法：

（1）、將生鐵與廢鐵按1：2比例投入爐中熔化作為鐵基質來源；進行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等；

（2）、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為：（1）硅、錳、鎳；（2）鈦、鈮；（3）鋁、硼（4）其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為9分鐘，投料后攪拌均勻。

所述的鑄后熱處理是：先由室溫以220℃/小時速率升溫至920℃，保溫3.4小時；再以150℃/小時速率降溫至625℃，保溫40分鐘；再以110℃/小時速率降溫至330℃，保溫2.5小時；再以160℃/小時速率升溫至530℃，保溫2.5小時，取出空冷即得。