一種復(fù)合軋輥表面層用高硬度合金鋼材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種復(fù)合軋輥表面層用高硬度合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳0.8-0.9、鎢2.5-3、鉬2.2-2.5、釩0.5-0.8、鉻3.5-4.0、鈮0.05-0.10、鈰0.05-0.10、鎳1.4-1.6、鈷0.06-0.09、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發(fā)明通過(guò)在高碳鋼的基礎(chǔ)上添加鎳、鈮、鈰等多種合金元素，并經(jīng)過(guò)二次精煉，合理控制鑄后熱處理溫度，分批投放原料，使得合金鋼具有耐高溫，紅硬高、硬度度和韌性配合好，且具有表面耐磨性好，抗剝落性好、冷脆性低，加工性能好，與中間層結(jié)合力強(qiáng)，適合用于復(fù)合軋輥的表面層，硬度均勻，使用壽命長(zhǎng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種復(fù)合軋輥表面層用高硬度合金鋼材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軋輥【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種復(fù)合軋輥表面層用高硬度合金鋼材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軋輥是線材機(jī)的中心部件，對(duì)釓件進(jìn)行釓制加工，使金屬產(chǎn)生塑性變形的主要工具。軋輥工作載荷大，承受很大的釓制壓力和扭轉(zhuǎn)力矩，并有很強(qiáng)的沖擊載荷和很大的慣性力；另外，軋輥的工作環(huán)境嚴(yán)酷，要承受很高的溫度，又有冷卻水，是在冷熱交加下工作，磨損嚴(yán)重。
[0003]高碳高鉻鑄鋼，普通鋼和硬質(zhì)合金等幾種類(lèi)型。高碳高鉻鑄鋼由于有一定的耐磨性，而且價(jià)格便宜，因此得到廣泛的應(yīng)用，高碳高鉻輥輪用鋼常用的材料有13Crl3WMoV和18Cr20WMoV。由于這兩種鋼硬度和耐磨性主要依靠鉻的碳化物Cr7C3和Cr23C6,熱穩(wěn)定性較差，一般在450°C以上開(kāi)始聚集長(zhǎng)大而逐漸軟化。在550°C時(shí)，硬度要降至HRC50以下。而線材輥輪在運(yùn)行下的溫度可達(dá)到550°C左右，這就使輥輪使用壽命明顯降低。普通鋼的二次硬化溫度在550°C左右，硬度維持在HRC62飛4，可顯著地提高輥輪的使用壽命；硬質(zhì)合金也有很好的高溫硬度和耐磨性。但由于普通鋼和硬質(zhì)合金的制造成本太高，在高線輥輪材料的使用上受到限制。因此研究性能優(yōu)異，成本更加低廉的軋輥材料就顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合軋輥表面層用高硬度合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有硬度高、耐磨性好、耐高溫的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種復(fù)合軋棍表面層用高硬度合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學(xué)兀素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 0.8-0.9、鎢 2.5-3、鑰 2.2-2.5、釩 0.5-0.8、鉻 3.5-4.0、鈮 0.05-0.10、鈰
0.05-0.10、鎳 1.4-1.6、鈷 0.06-0.09、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
[0006]所述的復(fù)合軋輥表面層用高硬度合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:0.5-1.5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)?(I)釩、鉻；(2)鎢、鑰、鈮；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為22-25分鐘，投料后攪拌均勻。
[0007]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660_670°C，保溫40-50分鐘，再以220-230 °C /小時(shí)速率升溫至970-980 V，保溫4_5小時(shí)；再以170-180°C /小時(shí)速率降溫至570-580°C，再以210_220°C /小時(shí)速率升溫至720_730°C，再以170-1800C /小時(shí)速率降溫至220-230°C，保溫3-4小時(shí)；再以100-110。。/小時(shí)速率升溫至340-350°C，保溫40-50分鐘，再以100-110°C /小時(shí)速率升溫至520_530°C，保溫3_4小時(shí)，取出空冷即得。
[0008]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-5、粘土 10-12、氟硅酸鈉3-4、碳酸鈉2-3、四硼酸鈉1-2、秸桿灰燼4-5、鉀長(zhǎng)石36-40、玉石粉3_4、白土 6_8、白云石粉3-4 ;制備方法是將各原料混合，加熱至2600-290(TC至熔融狀態(tài)，攪拌10-15分鐘，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末，用水洗滌數(shù)次，烘干即得。
[0009]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明通過(guò)在高碳鋼的基礎(chǔ)上添加鎳、鈮、鈰等多種合金元素，并經(jīng)過(guò)二次精煉，合理控制鑄后熱處理溫度，分批投放原料，使得合金鋼具有耐高溫，紅硬高、硬度度和韌性配合好，且具有表面耐磨性好，抗剝落性好、冷脆性低，加工性能好，與中間層結(jié)合力強(qiáng)，適合用于復(fù)合軋輥的表面層，硬度均勻，使用壽命長(zhǎng)。本發(fā)明使用部分廢鐵作為原料，使合金品質(zhì)更穩(wěn)定均一，提高綜合力學(xué)性能。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】
[0010]一種復(fù)合軋輥表面層用高硬度合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 0.8-0.9、鎢 2.5-3、鑰 2.2-2.5、釩 0.5-0.8、鉻 3.5-4.0、鈮 0.05-0.10、鈰
0.05-0.10、鎳 1.4-1.6、鈷 0.06-0.09、P≤ 0.030、S ≤0.030、余量為鐵。
[0011]所述的復(fù)合軋輥表面層用高硬度合金鋼材料的生產(chǎn)方法為:
(1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1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)釩、鉻；(2)鎢、鑰、鈮；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為24分鐘，投料后攪拌均勻。
[0012]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以205°C /小時(shí)速率升溫至665°C，保溫45分鐘，再以225°C /小時(shí)速率升溫至975°C，保溫4.5小時(shí)；再以175°C /小時(shí)速率降溫至575°C，再以215°C /小時(shí)速率升溫至725°C，再以175°C /小時(shí)速率降溫至225°C，保溫3.5小時(shí)；再以105 °C /小時(shí)速率升溫至345 °C，保溫45分鐘，再以105 °C /小時(shí)速率升溫至525 °C，保溫3.5小時(shí)，取出空冷即得。
[0013]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉3、粘土 10、氟硅酸鈉4、碳酸鈉2、四硼酸鈉1、秸桿灰燼4、鉀長(zhǎng)石36、玉石粉3、白土 6、白云石粉3 ;制備方法是將各原料混合，加熱至2600-2900°C至熔融狀態(tài)，攪拌10-15分鐘，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末，用水洗滌數(shù)次，烘干即得。
[0014]本發(fā)明復(fù)合軋輥表面層用高硬度合金鋼材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1289MPa，屈服強(qiáng)度918MPa，延伸率15%，斷面收縮率37%，沖擊吸收功56J，沖擊韌性66J/cm2，硬度289HB。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合軋棍表面層用高硬度合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學(xué)兀素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 0.8-0.9、鎢 2.5-3、鑰 2.2-2.5、釩 0.5-0.8、鉻 3.5-4.0、鈮 0.05-0.10、鈰 0.05-0.10、鎳 1.4-1.6、鈷 0.06-0.09、P ≤ 0.030、S ≤0.030、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合軋輥表面層用高硬度合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:0.5-1.5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)?(I)釩、鉻；(2)鎢、鑰、鈮；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為22-25分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合軋輥表面層用高硬度合金鋼材料的生產(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660-670°C，保溫40-50分鐘，再以220-230°C /小時(shí)速率升溫至970-980°C，保溫4_5小時(shí)；再以170_180°C /小時(shí)速率降溫至570-580°C，再以210-220°C /小時(shí)速率升溫至720-730°C，再以170_180°C /小時(shí)速率降溫至220-230°C，保溫3-4小時(shí)；再以100-110°C /小時(shí)速率升溫至340_350°C，保溫40-50分鐘，再以100-110°C /小時(shí)速率升溫至520-530°C，保溫3-4小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合軋輥表面層用高硬度合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-5、粘土 10-12、氟硅酸鈉3-4、碳酸鈉2-3、四硼酸鈉1-2、秸桿灰燼4-5、鉀長(zhǎng)石36-40、玉石粉3_4、白土 6_8、白云石粉3_4 ;制備方法是將各原料混合，加熱至2600-290(TC至熔融狀態(tài)，攪拌10-15分鐘，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末，用水洗滌數(shù)次，烘干即得。
【文檔編號(hào)】C21D6/00GK103774053SQ201310701649
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】陶國(guó)斌, 何玉平, 史承海, 晏紹斌, 屠明安 申請(qǐng)人:馬鞍山市方圓材料工程有限公司