一種滾珠軸承用錳鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種滾珠軸承用錳鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳0.2-0.4、硅0.2-0.4、錳9.2-9.8、鉻0.6-0.8、La0.1-0.15、Sc0.1-0.14、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。本發(fā)明在中低碳錳鋼的基礎(chǔ)上添加鉻和鈧、鑭等稀土元素，得到的合金鋼硬度高、耐沖擊、耐磨性好、韌性好、耐腐蝕,適用于大型泵車(chē)的滾珠軸承等承重、強(qiáng)磨損的部件，不易損壞；本發(fā)明使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過(guò)二次精煉，使品質(zhì)更穩(wěn)定均一。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級(jí)左右。
【專利說(shuō)明】一種滾珠軸承用錳鋼材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種滾珠軸承用錳鋼材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]泵閥工作的環(huán)境多樣，惡劣，對(duì)材質(zhì)的要求很高，目前泵閥用的合金鋼有多種多樣，技術(shù)有很大進(jìn)步，但是仍有很多問(wèn)題存在，如耐磨性、硬度、防銹性能、耐腐蝕性能、耐高低溫性能、脆性、韌性等，在很多場(chǎng)合還不能滿足生產(chǎn)的要求，還需要進(jìn)一步改進(jìn)，以提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高安全性，為高精尖技術(shù)發(fā)展提供保障，為社會(huì)發(fā)展提供動(dòng)力，任務(wù)還很艱巨。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種滾珠軸承用錳鋼材料及其制備方法，該合金材料具有硬度高、耐磨、耐腐蝕、耐沖擊的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種滾珠軸承用錳鋼材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 0.2-0.4、硅 0.2-0.4、錳 9.2-9.8、鉻 0.6-0.8、La0.1-0.15、Sc0.1-0.14、S ≤ 0.04、P≤ 0.04、余量為鐵。
[0005]所述的滾珠軸承用錳鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1-2比例作為鐵基質(zhì)來(lái)源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(1)硅、鉻；(2)錳、La、Sc;各批次投入元素的時(shí)間間隔為23-26分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200-210°C /小時(shí)速率升溫至500-510°C，保溫70-80分鐘，再以200-210°C /小時(shí)速率升溫至720_730°C，保溫70-80分鐘，再以200-2100C /小時(shí)速率升溫至930-945°C，保溫3-4小時(shí)；再以150_160°C /小時(shí)速率降溫至600-610°C，再以200-210°C /小時(shí)速率升溫至720_730°C，再以150_160°C /小時(shí)速率降溫至500-510°C，保溫70-80分鐘；再以150_160°C /小時(shí)速率降溫至220_230°C，保溫2-3小時(shí)；再以200-210°C /小時(shí)速率升溫至300-310°C，再以150_160°C /小時(shí)速率降溫至200-210°C，再以160-170°C /小時(shí)速率升溫至520_530°C，保溫2-3小時(shí)，取出空冷即得。
[0007]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉30-34、竹炭3-5、檸檬酸2_3、氧化鈣4-5、天然硅灰石2-3、納米二氧化鈦1-2、四氧化三鐵3-4、磷酸二氫鉀2_3、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、硝酸鈉3-4、硝酸鉀2-3 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，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(dāng)于粉末重量2-3%的硅烷偶聯(lián)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°C下煅燒3-4小時(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明在中低碳錳鋼的基礎(chǔ)上添加鉻和鈧、鑭等稀土元素，合理設(shè)置原料配比，分批投放原料，合理控制鑄后處理溫度，得到的合金鋼硬度高、耐沖擊、耐磨性好、韌性好、耐腐蝕，適用于大型泵車(chē)的滾珠軸承等承重、強(qiáng)磨損的部件，不易損壞；本發(fā)明使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過(guò)二次精煉，使品質(zhì)更穩(wěn)定均一。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，不會(huì)在鑄件表面產(chǎn)生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級(jí)左右。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種滾珠軸承用錳鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳
0.2-0.4、硅 0.2-0.4、錳 9.2-9.8、鉻 0.6-0.8、La0.1-0.15、Sc0.1-0.14、S ≤ 0.04、P≤0.04、余量為鐵。
[0010]所述的滾珠軸承用錳鋼材料的生產(chǎn)方法為:
(1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1.5比例作為鐵基質(zhì)來(lái)源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(1)硅、鉻；(2)錳、La、Sc;各批次投入元素的時(shí)間間隔為25分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以205°C /小時(shí)速率升溫至505°C，保溫75分鐘，再以205°C /小時(shí)速率升溫 至725°C，保溫75分鐘，再以205°C /小時(shí)速率升溫至935°C，保溫3.5小時(shí)；再以155°C /小時(shí)速率降溫至605°C，再以205°C /小時(shí)速率升溫至725°C，再以155°C /小時(shí)速率降溫至505°C，保溫75分鐘；再以155°C /小時(shí)速率降溫至225°C，保溫2.5小時(shí)；再以205°C /小時(shí)速率升溫至305°C，再以155°C /小時(shí)速率降溫至205°C，再以1650C /小時(shí)速率升溫至525°C，保溫2.5小時(shí)，取出空冷即得。
[0012]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉32、竹炭4、檸檬酸
2.5、氧化鈣4.5、天然硅灰石2.5、納米二氧化鈦1.5、四氧化三鐵3.5、磷酸二氫鉀2.5、玉石粉3.5、蒙脫石1.5、硝酸鈉3.5、硝酸鉀2.5 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成150目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量2.5%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550U.5%的納米碳粉，混合均勻后，在12Mpa下壓制成坯，然后，在930°C下煅燒3.5小時(shí)，冷卻后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0013]本發(fā)明滾珠軸承用錳鋼材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1378MPa，屈服強(qiáng)度973MPa，延伸率12%，斷面收縮率21%，沖擊吸收功51J，沖擊韌性61J/cm2，硬度295.2HB。
【權(quán)利要求】
1.一種滾珠軸承用錳鋼材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為-M 0.2-0.4、硅 0.2-0.4、錳 9.2-9.8、鉻 0.6-0.8、La0.1-0.15、Sc0.1-0.14、S ≤ 0.04、P≤0.04、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾珠軸承用錳鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1-2比例作為鐵基質(zhì)來(lái)源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2)、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(1)硅、鉻；(2)錳、La、Sc;各批次投入元素的時(shí)間間隔為23-26分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滾珠軸承用錳鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200-210°C /小時(shí)速率升溫至500-510°C，保溫70-80分鐘，再以200-210°C /小時(shí)速率升溫至720-730°C，保溫70-80分鐘，再以200-210°C /小時(shí)速率升溫至930-945°C，保溫3-4小時(shí)；再以150_160°C /小時(shí)速率降溫至600-610°C，再以200-2100C /小時(shí)速率升溫至720-730°C，再以150-160°C /小時(shí)速率降溫至500-510°C，保溫70-80分鐘；再以150-160 °C /小時(shí)速率降溫至220-230 V，保溫2_3小時(shí)；再以200-2100C /小時(shí)速率升溫至300-310°C，再以150_160°C /小時(shí)速率降溫至200_210°C，再以160-170°C /小時(shí)速率升溫至520-530°C，保溫2_3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滾珠軸承用錳鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:工具鋼粉30-34、竹炭3-5、檸檬酸2-3、氧化鈣4_5、天然硅灰石2_3、納米二氧化鈦1_2、四氧化三鐵3-4、磷酸二氫鉀2-3、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、硝酸鈉3_4、硝酸鉀2_3 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，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(dāng)于粉末重量2-3%的硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-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°C下煅燒3-4小時(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號(hào)】C21D6/00GK103667939SQ201310546543
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】司雪楠 申請(qǐng)人:安徽省智匯電氣技術(shù)有限公司