[发明专利]一种低碳低合金钢材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金钢及其制造方法，特别涉及一种低碳低合金钢材料的制造方法。

背景技术

在采矿、冶金、水泥、陶瓷等行业，频繁接触坚硬的矿石或其他硬物的设备会受到磨损，同这些矿石的接触面如果采用普通钢材则必然会发生严重磨损，使得使用者需经常进行维护和更换设备，降低了生产效率，增加了生产成本 ；如果采用高硬度耐磨合金钢，虽然克服了磨损缺陷，但其脆性太强，很容易受冲击而破损，且这种材质价格昂贵，使得这种设备难以被厂矿接受。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低碳低合金钢材料的制造方法。

本发明采用如下技术方案：

低碳低合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.23-0.35%、硅0.2-0.5%、锰0.08-0.085%、钴0.03-0.04%、铜0.25-0.3%、钼0.35-0.4%、铈0.003-0.004%、硼0.05-0.06%、钛0.02-0.04%、铝0.8-0.9%、硫0.07-0.075%、磷0.06-0.08%、余量为铁。

低碳低合金钢材料的制造方法，包括以下步骤：

（1）配料：以合金钢质量百分比计，按以下化学成分配料，钴0.03-0.04%、钼0.35-0.4%、铈0.003-0.004%、硼0.05-0.06%、钛0.02-0.04%，放入熔炼炉熔炼，保温20-30分钟后，按质量百分比加入铜粉和铝粉，继续熔炼1-2h，出炉温度为 1240℃-1520℃；然后浇注成合金块，取出空冷备用；

（2）将锰铁和生铁按 1：3-4比例投入真空感应炉中熔化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；然后加入步骤（1）的合金块，熔融搅拌混合后，再向其中按组成原料质量百分比加入其他剩余合金元素，保温20-30分钟，在 1500-1600℃精炼50-60min，保温20-30min后取样，分析成分后，调整成分，熔化15-25min，铸造成型，出钢温度为1480-1580℃；

（3）热处理：将步骤（2）铸造成型的铸件先以 180-200℃ / 小时速率降温至 600-650℃，再以 80-100℃/小时速率降温至 480-500℃，保温70-80分钟；然后进行淬火处理，淬火液的配方为碳酸钠8-10%、硝酸钾1.5-2%、氢氧化钾1.5-3%、其余为蒸馏水；淬火温度为 600-720℃，淬火时间为 4-6s。

本发明的有益效果：

本发明通过采用低碳及低合金化成分保证合金钢对抗冲击力和韧性的要求，本发明的钢材料硬度高，同时通过添加与控制硅、锰、钴、钼、铈和钛的含量，改善其韧性，避免裂纹的产生与工作时脆断情况的发生；本发明的原料简单，成本低。

具体实施方式

实施例1：低碳低合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.28%、硅0.4%、锰0.082%、钴0.035%、铜0.28%、钼0.38%、铈0.0035%、硼0.055%、钛0.03%、铝0.85%、硫0.072%、磷0.07%、余量为铁。

低碳低合金钢材料的制造方法，包括以下步骤：

（1）配料：以合金钢质量百分比计，按以下化学成分配料，钴0.035%、钼0.38%、铈0.0035%、硼0.055%、钛0.03%，放入熔炼炉熔炼，保温25分钟后，按质量百分比加入铜粉和铝粉，继续熔炼1-2h，出炉温度为 1350℃；然后浇注成合金块，取出空冷备用；

（2）将锰铁和生铁按 1：3.5比例投入真空感应炉中熔化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；然后加入步骤（1）的合金块，熔融搅拌混合后，再向其中按组成原料质量百分比加入其他剩余合金元素，保温25分钟，在 1550℃精炼55min，保温25min后取样，分析成分后，调整成分，熔化20min，铸造成型，出钢温度为1480℃；

（3）热处理：将步骤（2）铸造成型的铸件先以 190℃ / 小时速率降温至 620℃，再以 90℃/小时速率降温至 490℃，保温75分钟；然后进行淬火处理，淬火液的配方为碳酸钠9%、硝酸钾1.8%、氢氧化钾1.8%、其余为蒸馏水；淬火温度为 650℃，淬火时间为 5s。

本发明制造的的合金钢材料试验数据：抗拉强度σb≥ 1330MPa；屈服强度σ0.2≥ 1148MPa ；延伸率 δ5(‰) ≥ 19；断面收缩率ψ(‰)≥ 24；低温冲击韧性σku(-40℃)≥ 37J/cm²；硬度HRC50-55。