[发明专利]一种铁锰铝碳合金结构钢的制备方法

说明书

本发明涉及一种铁锰铝碳合金结构钢的制备方法，是针对合金结构钢制备难的情况，以铁、锰、铝、石墨为原料，经氩气保护熔炼、浇铸、锻造、热轧、退火、冷轧、回火处理，制得铁锰铝碳合金结构钢，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，制备的合金结构钢强度好、硬度高、韧性强，硬度达295HV，屈服强度达620MPa，抗拉强度达863MPa，伸长率达43.6％，钢密度为6.61g/cm³，是先进的制备铁锰铝碳合金结构钢的方法。

技术领域

本发明涉及一种铁锰铝碳合金结构钢的制备方法，属于合金结构钢的制备及应用的技术领域。

背景技术

钢铁材料具有极强的力学性能和稳定性，应用于多种工业领域，例如汽车、火车、机床、农机、军工领域，是应用范围最广泛的黑色金属材料。

合金钢是在钢的成分中掺杂合金成分，以提高钢的力学性能、强度、硬度和耐磨性；合金钢的掺杂成分较多，量值不一，钢的力学性能得到倾向性改变，以适应工业上的应用，例如在钢中掺杂锰，以提高钢的硬度、强度和耐磨性；例如在钢中掺杂碳，以提高钢的锋利性和硬度；例如在钢中掺杂钼，以提高钢的韧性和耐磨性；不同的掺杂会产生不同的效果和倾向性。

铁锰铝碳合金结构钢是一种多用途的特种钢，其力学性能倾向于增强钢的硬度、强度和脆性，是一种很难熔炼制备的特种钢，此技术还处于科学研究中。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的状况，以铁为原料，在熔炼过程中掺杂铝、锰、石墨，以增强钢的硬度、强度、韧性和锋利性，以提高钢的力学性能，扩大钢的使用范围。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：铁、铝、锰、石墨、无水乙醇、氩气，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位

制备方法如下：

(1)熔炼铁锰铝碳合金结构钢

铁锰铝碳合金结构钢的熔炼是在真空熔炼炉内进行的，是在中频感应加热、氩气保护下完成的；

①清理真空熔炼炉的熔炼坩埚，并用无水乙醇清洗，使其洁净；

②将铁块23500g±1g、铝块3520g±1g、锰块12000g±1g置于熔炼坩埚内，密闭真空熔炼炉，抽取炉内空气，使炉内压强达1Pa；

③向真空熔炼炉内输入氩气，氩气输入速度200cm³/min，使炉内压强恒定在1个大气压；

④开启中频感应加热器，加热温度1400℃±1℃，使铁块、铝块、锰块熔化，熔炼时间40min，成熔液；

⑤打开真空熔炼炉加料口，向熔炼坩埚内加入石墨390g±1g，边加料边搅拌，使石墨与熔液混合均匀，继续熔炼30min，成合金熔液；

在熔炼过程中，将发生合金化反应，反应方程如下：

式中：FeMnAlC为铁锰铝碳合金结构钢；

⑥浇铸，停止输氩气，打开熔炼炉，将溶液对准预制的模具进行浇铸，浇满为止；

⑦浇铸后，将模具及铸件埋入细砂中，冷却至25℃；

⑧开模，取出铸件；

(2)锻造

将铸造的钢锭置于加热炉加热，加热温度1100℃，然后在锻造机上用锻模进行锻造，锻造后得40mm×90mm×300mm的方坯6块；锻造后在空气中冷却至25℃；

(3)热轧