一种高镍高碳钢材料及其制备方法

摘要

一种高镍高碳钢材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为：C1.2-1.4、Cr1.2-1.5、Ni13.0-13.5、Co2.3-2.5、B0.6-0.8、Si0.2-0.5、铜1.5-1.8、锰4-4.3、钕0.3-0.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。本发明的合金材料不仅具有高碳钢极高的强度、硬度、耐磨性，同时具有较好的韧性和可塑性；稀土元素和硼的使用大大增加了材料的耐磨性；钴的使用增加了材料的热强性能；并使用部分废铁作为原料，使合金的质量稳定均一；本发明高碳钢适合于长期处于高温环境、磨损大的部件。通过加入精炼剂，气孔度降低1-2度。

权利要求

1.一种高镍高碳钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：C1.2-1.4、Cr1.2-1.5、Ni13.0-13.5、Co2.3-2.5、B0.6-0.8、Si0.2-0.5、铜 1.5-1.8、锰

4-4.3、钕0.3-0.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁；

所述的高镍高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；

（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为： 1）锰、Co；2）Si、Cr、Ni；

（3）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为12-15分钟，投料后搅拌均匀；

所述的铸后热处理是：先由室温以180-200℃/小时速率升温至930-950℃，保温3-4小时；再以120-140℃/小时速率降温至640-660℃，保温50-70分钟；再以100-120℃/小时速率降温至320-340℃，保温2-3小时；再以150-170℃/小时速率升温至520-540℃，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、BaCO3 3-4、氟硅酸钠4-5、氟化钙2-3；

精炼剂的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℃下煅烧

3-4小时，冷却后，再粉碎成150-250目粉末，即得。

说明书

一种高镍高碳钢材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及金属材料制备领域，尤其涉及一种高镍高碳钢材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 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。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种高镍高碳钢材料及其制备方法，该合金材料具有极高的硬度、强度、耐磨性、较高的韧性的特点。

[0004] 本发明的技术方案如下：

[0005] 一种高镍高碳钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：C1.2-1.4、Cr1.2-1.5、Ni13.0-13.5、Co2.3-2.5、B0.6-0.8、Si0.2-0.5、铜 1.5-1.8、锰
4-4.3、钕0.3-0.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。

[0006] 所述的高镍高碳钢材料的生产方法，其特征在于：

[0007] （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；

[0008] （2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）锰、Co；（2）Si、Cr、Ni；（3）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为12-15分钟，投料后搅拌均匀。

[0009] 所述的铸后热处理是：先由室温以180-200℃/小时速率升温至930-950℃，保温3-4小时；再以120-140℃/小时速率降温至640-660℃，保温50-70分钟；再以100-120℃/小时速率降温至320-340℃，保温2-3小时；再以150-170℃/小时速率升温至520-540℃，保温2-3小时，取出空冷即得。

[0010] 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、BaCO3 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℃下煅烧3-4小时，冷却后，再粉碎成150-250目粉末，即得。

[0011] 本发明的有益效果

[0012] 本发明通过使用镍、稀土元素等原料组合，合理设置配比和生产工艺，合理设置投放次序，形成的合金材料不仅具有高碳钢极高的强度、硬度、耐磨性，同时具有较好的韧性