一種鉆頭用合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種鉆頭用合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳0.7-0.9、Mo3.3-2.5、Cr1.0-1.2、Si0.2-0.5、Co2.6-2.8、鎳6.3-2.5、釩0.005-0.008、鈮1.2-2.5、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發(fā)明通過使用鈷、鎳、鉻等原料組合，合理設(shè)置配比和生產(chǎn)工藝，合理設(shè)置投放次序，形成的合金材料具有優(yōu)異綜合力學(xué)性能，尤其具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性和耐高溫等特點(diǎn)，適合用于鉆頭等部件，可以顯著延長(zhǎng)抗磨部件壽命，降低機(jī)械的損壞率，增加了安全系數(shù)；并使用部分廢鐵作為原料，提高合金的質(zhì)量穩(wěn)定均一。通過加入精煉劑，氣孔度降低1-2度。
【專利說明】一種鉆頭用合金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，尤其涉及一種鉆頭用合金鋼材料及其制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]合金鋼的發(fā)展已經(jīng)有100多年的歷史了，到目前為止，多種多樣的合金鋼在工業(yè)上被應(yīng)用，主要有以下類型:調(diào)質(zhì)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(shù)得到很大發(fā)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(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鉆頭用合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有高的耐磨性、硬度、耐高溫、耐沖擊的特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種鉆頭用合金鋼材料，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
0.7-0.9、Μο3.3-2.5、Crl.0-1.2、Si0.2-0.5、Co2.6-2.8、鎳 6.3-2.5、隹凡 0.005-0.008、銀
1.2-2.5、P≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
[0005]所述的鉆頭用合金鋼材料的生產(chǎn)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(zhì)來源；進(jìn)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(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(l)S1、鈮；(2)Mo、釩、Co;(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為9-11分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180_200°C /小時(shí)速率升溫至925_945°C，保溫3-4小時(shí)；再以140-160°C /小時(shí)速率降溫至620-630°C，保溫30-60分鐘；再以100-120°C /小時(shí)速率降溫至320-340°C，保溫2-3小時(shí)；再以150_170°C /小時(shí)速率升溫至530_550°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(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。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明通過使用鈷、鎳、鉻等原料組合，合理設(shè)置配比和生產(chǎn)工藝，合理設(shè)置投放次序，形成的合金材料具有優(yōu)異綜合力學(xué)性能，尤其具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性和耐高溫等特點(diǎn)，適合用于鉆頭等部件，可以顯著延長(zhǎng)抗磨部件壽命，降低機(jī)械的損壞率，增加了安全系數(shù)；并使用部分廢鐵作為原料，提高合金的質(zhì)量穩(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，得到有效的控制，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]一種鉆頭用合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為--碳0.7-0.9、Μο3.3-2.5、Crl.0-1.2、Si0.2-0.5、Co2.6-2.8、鎳 6.3-2.5、隹凡 0.005-0.008、銀 1.2-2.5、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。
[0010]所述的鉆頭用合金鋼材料的生產(chǎn)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(zhì)來源；進(jìn)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(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(l)S1、鈮；(2)Mo、釩、Co;(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為10分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以190°C /小時(shí)速率升溫至935°C，保溫3.5小時(shí)；再以150°C /小時(shí)速率降溫至625°C，保溫40分鐘；再以110°C /小時(shí)速率降溫至330°C，保溫2.5小時(shí)；再以160°C /小時(shí)速率升溫至540°C，保溫2.6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3、粘土 9、氧化鎂3、氯化鋅2、氟鋁酸鈉6、氧化鋁1、鋁礬土 5、硼化釩1、二甲基氧化錫1、氫氧化鋁8、玉石粉4、蒙脫石I ;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。
[0013]本發(fā)明鉆頭用合金鋼材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1356MPa，屈服強(qiáng)度956MPa，延伸率12%，斷面收縮率22%，沖擊吸收功50J，沖擊韌性60J/cm2，硬度295HB。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆頭用合金鋼材料，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 0.7-0.9、Mo3.3-2.5,Crl.0-1.2,Si0.2-0.5、Co2.6-2.8、鎳 6.3-2.5、釩 0.005-0.008、銀1.2-2.5、P ≤ 0.030、S ≤0.030、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭用合金鋼材料的生產(chǎn)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(zhì)來源；進(jìn)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(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(l)S1、鈮；(2)Mo、釩、Co;(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為9-11分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆頭用合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180-200°C /小時(shí)速率升溫至925-945°C，保溫3_4小時(shí)；再以140-1600C /小時(shí)速率降溫至620-630°C，保溫30-60分鐘；再以100_120°C /小時(shí)速率降溫至320-340°C，保溫2-3小時(shí)；再以150_170°C /小時(shí)速率升溫至530_550°C，保溫2_3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆頭用合金鋼材料的生產(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3-4、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(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。
【文檔編號(hào)】C22C33/04GK103789678SQ201410034544
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月25日
【發(fā)明者】王子彬, 孫濤, 牛敬仁, 李士杰, 趙峰, 韓飛 申請(qǐng)人:安徽省臨泉縣智創(chuàng)精機(jī)有限公司