一種高強(qiáng)度高鎳鋼材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度高鎳鋼材料，其化學(xué)成分按重量百分比計為：碳0.06-0.08、硅0.08-0.12、鎳15.2-16.3、錳0.03-0.05、鎢1.2-1.4、銅0.4-0.5、鈦0.003-0.005、鋁0.01-0.015、硼0.007-0.009、P≤0.01、S≤0.01、余量為鐵。制備方法：（1）將廢鋼在電弧爐內(nèi)熔化冶煉，進(jìn)行脫硫、脫氧；（2）合金化：依次加入錳、鎳、鋁、硼、硅、銅、鎢、鈦進(jìn)行合金化；（3）將鋼水倒入精煉爐內(nèi)，加入精煉劑進(jìn)行精煉、澆鑄、鑄后熱處理。本發(fā)明通過提高鎳的含量，合理設(shè)置配比和生產(chǎn)工藝，形成的合金材料具有超高的強(qiáng)度、高溫抗氧化性、耐腐蝕強(qiáng)、低溫下韌性強(qiáng)等優(yōu)點；采用的精煉劑明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，得到有效的控制，夾雜氧化物也明顯降低。
【專利說明】一種高強(qiáng)度高鎳鋼材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高強(qiáng)度高鎳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，如防銹性能、耐腐蝕性能、耐高低溫性能、低溫沖擊韌性、成本等不能兼顧，在很多場合還不能滿足生產(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，為社會發(fā)展提供動力，任務(wù)還很艱巨。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高強(qiáng)度高鎳鋼材料及其制備方法，具有高溫下抗氧化性強(qiáng)、耐腐蝕強(qiáng)、低溫下韌性強(qiáng)的特點。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種高強(qiáng)度高鎳鋼材料，其化學(xué)成分按重量百分比計為:碳0.06-0.08、硅0.08-0.12、鎳 15.2-16.3、錳 0.03-0.05、鎢 1.2-1.4、銅 0.4-0.5、鈦 0.003-0.005、鋁0.01-0.015、硼 0.007-0.009、P ≤ 0.01、S ≤ 0.01、余量為鐵。
[0006]優(yōu)選地，所述的高強(qiáng)度高鎳鋼材料，其特征在于:其化學(xué)成分按重量百分比計為:碳 0.07、硅 0.10、鎳 15.8、錳 0.04、鎢 1.3、銅 0.45、鈦 0.004、鋁 0.013、硼 0.008,P ≤ 0.01、S ≤ 0.01、余量為鐵。
[0007]所述的高強(qiáng)度高鎳鋼材料的制備方法，包括以下步驟:
[0008](I)將廢鋼在電弧爐內(nèi)熔化冶煉，進(jìn)行脫硫、脫氧；
[0009](2)合金化:依次加入錳、鎳、鋁、硼、硅、銅、鎢、鈦進(jìn)行合金化；
[0010](3)將鋼水倒入精煉爐內(nèi)，加入精煉劑進(jìn)行精煉、澆鑄、鑄后熱處理。
[0011]步驟(3)中所述的鑄后熱處理是:淬火溫度800-850°C，保溫時間30分鐘，水淬；回火溫度為550-600°C，保溫時間90分鐘，然后在空氣中冷卻。
[0012]步驟(3)中所述的精煉劑由以下方法制備:高嶺土 14-16份、鉀長石粉3-4份、冰晶石粉1.5-3份、輕質(zhì)碳酸韓2-3份、氧化鋅2-3份、氟化韓5-6份、氯化鋇1-2份、硫酸招3_4份、氧化猛1-2份、偏娃酸鈉1.5-3份、氟化稀土 5_7份、海綿欽0.2-0.4份、碳酸宇乙
0.8-1.2份、氟鋯化鉀0.5-0.7份、氧化鈰2-4份、樹木灰6-8份；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，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0013]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0014]本發(fā)明通過提高鎳的含量，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)異的綜合力學(xué)性能，具有超高的強(qiáng)度、高溫抗氧化性、耐腐蝕強(qiáng)、低溫下韌性強(qiáng)等優(yōu)點；本發(fā)明采用的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，不會在鑄件表面產(chǎn)生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0016]實施例1:
[0017]一種高強(qiáng)度高鎳鋼材料，其化學(xué)成分按重量百分比計為:碳0.07、硅0.10、鎳15.8、錳 0.04、鎢 1.3、銅 0.45、鈦 0.004、鋁 0.013、硼 0.008、P ≤ 0.01、S ≤ 0.01、余量為鐵。
[0018]所述的高強(qiáng)度高鎳鋼材料的制備方法，包括以下步驟:
[0019](I)將廢鋼在電弧爐內(nèi)熔化冶煉，進(jìn)行脫硫、脫氧；
[0020](2)合金化:依次加入錳、鎳、鋁、硼、硅、銅、鎢、鈦進(jìn)行合金化；
[0021](3)將鋼水倒入精煉爐內(nèi)，加入精煉劑進(jìn)行精煉、澆鑄、鑄后熱處理。
[0022]步驟(3)中所述的鑄后熱處理是:淬火溫度850°C，保溫時間30分鐘，水淬；回火溫度為600°C，保溫時間90分鐘，然后在空氣中冷卻。
[0023]步驟(3)中所述的精煉劑由以下方法制備:高嶺土 15份、鉀長石粉3份、冰晶石粉2份、輕質(zhì)碳酸鈣3份、氧化鋅2份、氟化鈣5份、氯化鋇1.5份、硫酸鋁3.5份、氧化錳1.5份、偏硅酸鈉2份、氟化稀土 6份、海綿鈦0.3份、碳酸釔1.0份、氟鋯化鉀0.6份、氧化鈰3份、樹木灰7份；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200目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量3%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、2%的納米碳粉，混合均勻后，在IOMpa下壓制成坯，然后，在950°C下煅燒3小時，冷卻后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0024] 本實施例1的高強(qiáng)度高鎳鋼材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1420MPa，屈服強(qiáng)度889MPa，延伸率 32%，_196°C V 型沖擊功 250J，硬度 321HB。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度高鎳鋼材料，其特征在于:其化學(xué)成分按重量百分比計為:碳0.06-0.08、硅 0.08-0.12、鎳 15.2-16.3、錳 0.03-0.05、鎢 1.2-1.4、銅 0.4-0.5、鈦0.003-0.005、鋁 0.01-0.015、硼 0.007-0.009、P ≤ 0.01、S ≤ 0.01、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高鎳鋼材料，其特征在于:其化學(xué)成分按重量百分比計為:碳 0.07、硅 0.10、鎳 15.8、錳 0.04、鎢 1.3、銅 0.45、鈦 0.004、鋁 0.013、硼 0.008、P≤0.01、S≤0.01、余量為鐵。
3.—種權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高鎳鋼材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將廢鋼在電弧爐內(nèi)熔化冶煉，進(jìn)行脫硫、脫氧； (2)合金化:依次加入錳、鎳、鋁、硼、硅、銅、鎢、鈦進(jìn)行合金化； (3)將鋼水倒入精煉爐內(nèi)，加入精煉劑進(jìn)行精煉、澆鑄、鑄后熱處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)度高鎳鋼材料的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述的鑄后熱處理是:淬火溫度800-850°C，保溫時間30分鐘，水淬；回火溫度為550-600°C，保溫時間90分鐘，然后在空氣中冷卻。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)度高鎳鋼材料的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述的精煉劑由以下方法制備:高嶺土 14-16份、鉀長石粉3-4份、冰晶石粉1.5-3份、輕質(zhì)碳酸鈣2-3份、氧化鋒2_3份、氟化韓5-6份、氯化鋇1-2份、硫酸招3-4份、氧化猛1-2份、偏娃酸鈉1.5-3份、氟化稀土 5-7份、海綿鈦0.2-0.4份、碳酸釔0.8-1.2份、氟鋯化鉀0.5-0.7份、氧化鈰2-4份、樹木灰6-8份；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，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號】C22C33/04GK103938087SQ201410142826
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】倪菲菲 申請人:銅陵南江鑫鋼實業(yè)有限公司