一種低合金鋼金屬材料及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低合金鋼金屬材料，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：包括以下成分的重量質(zhì)量百分比：0.26-0.36wt%C、0.80-1.2Si、0.80-1.20wt%Ti、1.00-1.30wt%Cr、≤0.02wt%Al、≤0.02wt%S、0-0.50wt%Ni、10.0-11.20wt%Ca，余量為Fe。本制作方法，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：包括熔化、澆鑄、冷卻和回火熱處理步驟；澆鑄步驟為采用淬火多級澆鑄；冷卻步驟采用直接冷卻的方式；回火熱處理采用降溫、回火升溫和再次降溫階段進(jìn)行處理。本發(fā)明選用的金屬成分及各自的合適的質(zhì)量比，使得金屬材料的附著性、耐腐蝕性、耐熱性和導(dǎo)電性優(yōu)異。與以往不同的制作方法，獨(dú)創(chuàng)的采用淬火多級澆鑄、直接冷卻的方式和采用降溫、回火升溫和再次降溫階段進(jìn)行處理，制作方法得到的金屬材料質(zhì)量好，制作周期時間短，節(jié)約能源，提高了生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種低合金鋼金屬材料及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低合金鋼金屬材料，本發(fā)明還涉及一種低合金鋼金屬材料的制作方法，屬于金屬材料及制備領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]金屬，特別是碳素鋼所代表的鐵類金屬材料由于可得到高強(qiáng)度和硬度，與其它金屬相比廉價，所以被最多地使用。由于鐵類金屬與鉻、鎳、鈷相比耐腐蝕性、耐熱性差，所以由于銹的產(chǎn)生或氧化膜的增長而易在耐久性方面產(chǎn)生問題。因此，多數(shù)情況下是使用對鐵類金屬材料施加樹脂涂裝或襯墊而成的材料。
[0003]金屬材料的應(yīng)用范圍極為廣泛，其中汽車制造中所用的金屬材料非常多，這其中金屬材料的強(qiáng)度和抗沖擊不夠是目前主要解決的一大因素。金屬模具在工業(yè)上常用，現(xiàn)有技術(shù)的模具制造方法是采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，要經(jīng)過下料、鍛坯、退火、初加工、精加工、淬火、回火、打磨、修模等十幾道工序完成，其中后工序的淬火工藝要求嚴(yán)格，其報廢率也較大，制造要一年時間才能夠完成，如果在最后的淬火工藝出現(xiàn)問題，如淬火溫度控制不好模具硬度達(dá)不到要求，或淬裂導(dǎo)致報廢，則損失重大。
[0004]但是，為了保持鐵本身所具有的耐熱性或耐磨損性、導(dǎo)電性(抗靜電性)等，有必要解決耐腐蝕性或?qū)щ娦缘日n題。另一方面，在不適用樹脂涂裝或襯墊的用途中，目前為止多使用將鉻、鎳、鑰等合金化而獲得的不銹鋼。但是，上述合金的使用因近年來由于資源價格的高漲所帶來的經(jīng)濟(jì)方面的理由而難以采用的情況正在增加。
[0005]作為彌補(bǔ)鐵類金屬材料的耐腐蝕性、耐熱性、附著性等問題點(diǎn)的現(xiàn)有技術(shù)，除磷酸鹽處理外，通過鉻酸的處理是有效的。但是，由于近年來世界性的環(huán)境控制，鉻酸逐漸處于難以使用的狀況。
[0006]因此，如何研究提高金屬材料的附著性、耐腐蝕性、耐熱性的性能，并且采用合適的加工方法，得到性能優(yōu)異的金屬材料的同時，也可以達(dá)到節(jié)約資源，節(jié)約成本的目的，是目前該領(lǐng)域的技術(shù)人員急需解決的難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種低合金鋼金屬材料及其制作方法，節(jié)約資源，降低成本。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種低合金鋼金屬材料，其創(chuàng)新點(diǎn)在于:包括以下成分的重量質(zhì)量百分比:0.26-0.36wt%C、0.80-1.2S1、0.80-1.20wt%T1、
1.00-1.30wt%K 0.02wt%Al、≤ 0.02wt%S、0_0.50wt%N1、10.0-11.20wt%Ca，余量為 Fe。
[0009]進(jìn)一步的，包括以下成分的重量質(zhì)量百分比:0.28-0.30wt%C、0.90-1.1S1、
0.90-1.10wt%T1、l.08-1.25wt%Cr、( 0.01wt%Al、( 0.01wt%S、0.2-0.50wt%N1、
10.6-11.09wt%Ca，余量為 Fe。
[0010]進(jìn)一步的，包括以下成分的重量質(zhì)量百分比:0.29wt%C、1.0wt%S1、1.0wt%T1、1.15wt%Cr、0.007wt%A、0.009wt%S、0.35wt%N1、ll.03wt%Ca，余量為 Fe。
[0011]本發(fā)明的另一個目的是提供一種低合金鋼金屬材料的制作方法，其創(chuàng)新點(diǎn)在于:包括熔化、澆鑄、冷卻和回火熱處理步驟；所述澆鑄步驟為采用淬火多級澆鑄；所述冷卻步驟采用直接冷卻的方式；所述回火熱處理采用降溫、回火升溫和再次降溫階段進(jìn)行處理。
[0012]進(jìn)一步的，所述淬火多級澆鑄步驟具體為采用將金屬材料按照亞或共析鋼的熔化期到還原期期間，先在1050-1220°C的溫度下進(jìn)行澆鑄1-1.5h，之后升溫至1350_1420°C的溫度下，連續(xù)澆鑄0.5-lh,隨后，再次升溫至1550-1620°C的溫度下，連續(xù)澆鑄0.5_lh。
[0013]進(jìn)一步的，所述冷卻步驟為直接在900-950°C溫度下脫模放入保溫介質(zhì)內(nèi)進(jìn)行冷卻，控制冷卻時間為l_2h，冷卻介質(zhì)為冷空氣。
[0014]進(jìn)一步的，所述回火熱處理步驟具體為將冷卻至900-950°C溫度的金屬材料先降至560-600°C后，升溫處理，控制升溫溫度為760-800°C，保溫lOmin，接著降溫處理，控制降溫溫度為 460-500°C，保溫 20-30min。
[0015]本發(fā)明的有益效果如下:
(I)本發(fā)明選用的金屬成分及各自的合適的質(zhì)量比，使得金屬材料的附著性、耐腐蝕性、耐熱性和導(dǎo)電性優(yōu)異。
[0016](2)本發(fā)明的低合金鋼金屬材料，在工業(yè)應(yīng)用中機(jī)械性能強(qiáng)，適當(dāng)增加碳鋼中硅含量，并加入微量鈦等合金元素，可大大提高鋼的強(qiáng)度；加入少量鋁、少量鉻和碳化物形成元素，降低鋼中碳含量則可得到超低碳貝氏體組夠其強(qiáng)度很高，并保持較好的塑性和韌性，可塑性好。
[0017](3)本發(fā)明的方法采用與以往不同的制作方法，獨(dú)創(chuàng)的采用淬火多級澆鑄、直接冷卻的方式和采用降溫、回火升溫和再次降溫階段進(jìn)行處理，制作方法得到的金屬材料質(zhì)量好，制作周期時間短，節(jié)約能源，提高了生產(chǎn)效率。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說明。
[0019]實(shí)施例1
一種低合金鋼金屬材料，包括以下成分的重量質(zhì)量百分比:0.26wt%C、0.80S1、
0.80wt%T1、l.00wt%K 0.02wt%Al、≤ 0.02wt%S、0wt%N1、10.0wt%Ca，余量為 Fe。
[0020]一種低合金鋼金屬材料的制作方法:包括熔化、澆鑄、冷卻和回火熱處理步驟，采用常規(guī)熔化工藝后，進(jìn)行澆鑄；
澆鑄:將金屬材料按照亞或共析鋼的熔化期到還原期期間，先在1050-1220°C的溫度下進(jìn)行澆鑄1-1.5h，之后升溫至1350-1420°C的溫度下，連續(xù)澆鑄0.5-lh,隨后，再次升溫至1550-1620°C的溫度下，連續(xù)澆鑄0.5-lh ；
冷卻:冷卻步驟為直接在900-950°C溫度下脫模放入保溫介質(zhì)內(nèi)進(jìn)行冷卻，控制冷卻時間為l_2h，冷卻介質(zhì)為冷空氣； 回火熱處理:回火熱處理步驟具體為將冷卻至900-950°C溫度的金屬材料先降至560-600°C后，升溫處理，控制升溫溫度為760-800°C，保溫lOmin，接著降溫處理，控制降溫溫度為 460-500°C，保溫 20-30min。
[0021]本實(shí)施例中適當(dāng)增加碳鋼中硅含量，并加入微量鈦等合金元素，可大大提高鋼的強(qiáng)度；加入少量鋁、少量鉻和碳化物形成元素，降低鋼中碳含量則可得到超低碳貝氏體組夠其強(qiáng)度很高，并保持較好的塑性和韌性，可塑性好。
[0022]實(shí)施例2
一種低合金鋼金屬材料，包括以下成分的重量質(zhì)量百分比:0.30wt%C、1.1S1、1.10wt%T1、l.25wt%K 0.01wt%Al、 0.01wt%S、0.50wt%N1、ll.09wt%Ca，余量為 Fe。
[0023]一種低合金鋼金屬材料的制作方法:包括熔化、澆鑄、冷卻和回火熱處理步驟，采用常規(guī)熔化工藝后，進(jìn)行澆鑄；
澆鑄:將金屬材料按照亞或共析鋼的熔化期到還原期期間，先在1050-1220°C的溫度下進(jìn)行澆鑄1-1.5h，之后升溫至1350-1420°C的溫度下，連續(xù)澆鑄0.5-lh,隨后，再次升溫至1550-1620°C的溫度下，連續(xù)澆鑄0.5-lh ；
冷卻:冷卻步驟為直接在900-950°C溫度下脫模放入保溫介質(zhì)內(nèi)進(jìn)行冷卻，控制冷卻時間為l_2h，冷卻介質(zhì)為冷空氣；
回火熱處理:回火熱處理步驟具體為將冷卻至900-950°C溫度的金屬材料先降至560-600°C后，升溫處理，控制升溫溫度為760-800°C，保溫lOmin，接著降溫處理，控制降溫溫度為 460-500°C，保溫 20-30min。
[0024]本實(shí)施例中適當(dāng)增加碳鋼中硅含量，并加入微量鈦等合金元素，可大大提高鋼的強(qiáng)度；加入少量鋁、少量鉻和碳化物形成元素，降低鋼中碳含量則可得到超低碳貝氏體組夠其強(qiáng)度很高，并保持較好的塑性和韌性，可塑性好。
[0025]實(shí)施例3
一種低合金鋼金屬材料，包括以下成分的重量質(zhì)量百分比:0.29wt%C、1.0wt%S1、
1.0wt%T1、l.15wt%Cr、0.007wt%A、0.009wt%S、0.35wt%N1、ll.03wt%Ca，余量為 Fe。按照實(shí)施例I或2的制作方法進(jìn)行制作，合金材料性能優(yōu)越。
[0026]以上實(shí)施例的性能參數(shù)實(shí)驗(yàn):
(1)耐腐蝕性試驗(yàn):將進(jìn)行過處理的合金試驗(yàn)板和SUS430試驗(yàn)版采用鹽水噴霧試驗(yàn)法(JIS Z 2371)試驗(yàn)1000小時，按照以下標(biāo)準(zhǔn)評價試驗(yàn)后的生銹程度:
5、未見生銹
4、銹面積不足1%
3、銹面積I%以上、不足5%
2、銹面積5%以上、不足20%
1、銹面積20%以上
(2)附著性試驗(yàn):在進(jìn)行過處理的合金試驗(yàn)板和SPC試驗(yàn)板的表面涂布約100g/m2涂布量的將A液和B液以1:1充分混合的2組分型環(huán)氧粘結(jié)劑放置24小時。進(jìn)一步將涂布有所述粘結(jié)劑的合金試驗(yàn)板或SPC試驗(yàn)板在加熱至60°C的5% NaOH水溶液中浸潰60分鐘，水洗干燥后用老虎鉗固定樣品的一端，以粘結(jié)劑的涂布面為外側(cè)，在中部彎曲至90度的角度，如下評價彎曲部分的剝離狀態(tài):
5、無剝離
4、無剝離,有龜裂
3、剝離不足20%，有龜裂
2、剝離20%以上、不足50%，龜裂大1、剝離50%以上
(3)耐熱附著性試驗(yàn):
在進(jìn)行過處理的SPC試驗(yàn)板和SPC試驗(yàn)板的表面涂布約100g/m2涂布量的耐熱導(dǎo)電性無機(jī)粘結(jié)劑，于室溫干燥后，用電爐于100(TC在空氣氛下高溫氧化處理2小時。在試驗(yàn)后的板冷卻至室溫后，粘貼膠帶，揭下評價有無剝離。
[0027] 5、無剝離4、剝離不足1%
3、剝離1%以上、不足5%
2、剝離5%以上、不足30%
1、剝離30%以上
表1

【權(quán)利要求】
1.一種低合金鋼金屬材料，其特征在于:包括以下成分的重量質(zhì)量百分比:0.26-0.36wt%C、0.80-1.2S1、0.80-1.20wt%T1、l.00-1.30wt%Cr, ( 0.02wt%AU(0.02wt%S、0-0.50wt%N1、10.0-11.20wt%Ca，余量為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低合金鋼金屬材料，其特征在于:包括以下成分的重量質(zhì)量百分比:0.28-0.30wt%C、0.90-1.1Si,0.90-1.10wt%T1、l.08-1.25wt%K 0.01wt%Al、(0.01wt%S、0.2-0.50wt%N1、10.6-11.09wt%Ca，余量為 Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低合金鋼金屬材料，其特征在于:包括以下成分的重量質(zhì)量百分比:0.29wt%C、l.0wt%S1、l.0wt%T1、l.15wt%Cr、0.007wt%A、0.009wt%S、0.35wt%N1、11.03wt%Ca，余量為 Fe。
4.一種權(quán)利要求1所述低合金鋼金屬材料的制作方法，其特征在于:包括熔化、澆鑄、冷卻和回火熱處理步驟；所述澆鑄步驟為采用淬火多級澆鑄；所述冷卻步驟采用直接冷卻的方式；所述回火熱處理采用降溫、回火升溫和再次降溫階段進(jìn)行處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低合金鋼金屬材料的制作方法，其特征在于:所述淬火多級澆鑄步驟具體為采用將金屬材料按照亞或共析鋼的熔化期到還原期期間，先在1050-1220 0C的溫度下進(jìn)行澆鑄1-1.5h，之后升溫至1350_1420°C的溫度下，連續(xù)澆鑄0.5-lh，隨后，再次升溫至1550-1620°C的溫度下，連續(xù)澆鑄0.5_lh。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低合金鋼金屬材料的制作方法，其特征在于:所述冷卻步驟為直接在900-950°C溫度下脫模放入保溫介質(zhì)內(nèi)進(jìn)行冷卻，控制冷卻時間為l_2h，冷卻介質(zhì)為冷空氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低合金鋼金屬材料的制作方法，其特征在于:所述回火熱處理步驟具體為將冷卻至900-950°C溫度的金屬材料先降至560-600°C后，升溫處理，控制升溫溫度為760-800°C，保溫lOmin，接著降溫處理，控制降溫溫度為460-500°C，保溫20_30mino
【文檔編號】C21D1/18GK104164622SQ201410396860
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】李瑞國 申請人:無棣向上機(jī)械設(shè)計(jì)服務(wù)有限公司