[发明专利]一种陶瓷调质钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷调质钢及其制备方法，所述陶瓷调质钢包括以下重量百分比的原料：废钢70‑80％、高岭土2‑3％、铝矾土3‑5％、石英砂3‑8％、云母1‑3％、膨润土1‑2％、蓝晶石1‑2％、重晶石1‑2％、方解石1‑2％、石墨1‑2％、莹石1‑2％、长石1‑2％、莫来石1‑2％、SiC0.5‑1.5％、沸石1‑2％、硅灰石1‑3％、尖晶石1‑2％、水晶石1‑2％、铝镁矿1‑2％以Fe、Si为主系的非金属陶瓷材料替代现有钢中的Fe、C主系材料制备得到陶瓷高强度结构钢，其具有良好的韧性及优良的焊接性能和冷成型性能，低的冷脆转变温度，良好的耐蚀性。

技术领域

本发明属于金属陶瓷复合材料领域，具体涉及一种陶瓷调质钢及其制备方法。

背景技术

合金调质钢是指经过调质处理(淬火+高温回火)后使用的中碳合金结构钢，主要用于制造在多种载荷(如扭转、弯曲、冲击等)下工作，受力比较复杂，要求具有良好综合力学性能的重要零件，如汽车、拖拉机、机床等上的齿轮、轴类件、连杆、高强度螺栓等。它是机械结构用钢的主体。合金调质钢的最终热处理为调质处理，以获得回火索氏体组织，具有良好的综合力学性能；对于某些受冲击的表面耐磨零件，也可在调质后进行表面淬火并低温回火，或调质后氮化处理。而对于大截面的碳素调质钢零件，往往使用正火代替调质处理。

为满足对调质钢的各项性能要求，加入Cr、Ni、Mn、Si、B等合金元素，能提高淬透性和强化钢材，而加入少量的W、Mo、V、Ti等元素可形成稳定的合金碳化物，阻止奥氏体晶粒长大，起细化晶粒及防止回火脆性的作用。但是这些钢种需要很多微量元素，成本比较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷调质钢及其制备方法，以Fe、Si为主系的非金属陶瓷材料替代现有钢中的Fe、C主系材料制备得到陶瓷调质钢，其具有良好的韧性及优良的焊接性能和冷成型性能，低的冷脆转变温度，良好的耐蚀性。

本发明采取的技术方案为：

一种陶瓷调制钢，包括以下重量百分比的原料：废钢70-80％、高岭土2-3％、铝矾土3-5％、石英砂3-8％、云母1-3％、膨润土1-2％、蓝晶石1-2％、重晶石1-2％、方解石1-2％、石墨1-2％、莹石1-2％、长石1-2％、莫来石1-2％、SiC0.5-1.5％、沸石1-2％、硅灰石1-3％、尖晶石1-2％、水晶石1-2％、铝镁矿1-2％。

所述陶瓷调制钢包括以下化学成分及重量百分比：C0.32～0.41％，Si0.80～0.92％，Mn1.17～1.22％，P≤0.034％，S≤0.026％，Al0.17～0.32％，余量为铁及不可避免的杂质。

所述陶瓷调制钢金相组织为回火索氏体，其晶粒度等级为7-8级。

本发明还提供了所述的陶瓷调制钢的制备方法，所述制备方法包括以下工艺步骤：熔炼、浇铸成型、热处理、精加工。

进一步地，所述熔炼工艺具体包括以下步骤：

(1)将除废钢以外的配方量的各原料加入到中频电炉或电弧炉中，随着原料的不断熔化，陆续加入废钢；并在熔炼的过程中添加覆盖剂或造渣剂；

(2)钢水熔炼达4/5、温度达1480℃时扒出炉渣、脱氧取样分析其化学成分，然后立即造新渣；

(3)从浇冒口加合格的同一牌号的回炉料；

(4)根据步骤(2)中的检验结果，补加合金元素；

(5)对钢水进行精炼3～5分钟；

(6)当钢水温度达到1600℃时加入Fe-Mn合金，并在此之前对钢水进行预脱氧；出钢前2分钟加入Fe-Si合金使钢水成分达到规定范围，待其熔化后扒去表面熔渣，在1680～1710℃下出炉。

所述浇铸成型工艺中，所述浇铸温度为1580-1640℃。