一種高強(qiáng)度彈簧鋼及其制備方法
【專利摘要】一種高強(qiáng)度彈簧鋼，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：C1.0-1.3、Si0.6-0.9、Cu0.4-0.5、Ni14.0-14.5、Mn1.7-2.1、Ce0.03-0.05、Ti0.006-0.008、Zn0.02-0.05、Sn0.004-0.005、Cr1.0-1.3、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發(fā)明通過使用鎳、硅、錳等多種原料，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，尤其具有超高的強(qiáng)度、硬度、韌性、可塑性和抗疲勞性，還具有耐腐蝕性；并使用部分廢鐵作為原料，提高合金的質(zhì)量穩(wěn)定均一，提高安全性；本發(fā)明適合用于彈性部件。
【專利說明】一種高強(qiáng)度彈簧鋼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種高強(qiáng)度彈簧鋼及其制備方法。
【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，如耐磨度、硬度、防銹性能、耐腐蝕性能、耐高低溫性能、脆性、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)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度彈簧鋼及其制備方法，該合金材料具有高強(qiáng)度、韌性、塑性和抗疲勞的特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高強(qiáng)度彈簧鋼，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:Cl.0-1.3,Si0.6-0.9,Cu0.4-0.5、Nil4.0-14.5,Mnl.7-2.UCe0.03-0.05,Ti0.006-0.008、Zn0.02-0.05、Sn0.004-0.005、Crl.0-1.3、P ≤0. 030、S ≤ 0.030、余量為鐵；
所述的高強(qiáng)度彈簧鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(1)、將生鐵與廢鐵按1:2比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)來源；進(jìn)行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(1)S1、Mn、Ce ；(2) Cu, Zn, Sn ；(3) N1、Cr、Ti ； (4)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為6-8分鐘，投料后攪拌均勻。
[0005]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180_200°C /小時(shí)速率升溫至920_940°C，保溫3-4小時(shí)；再以130-150°C/小時(shí)速率降溫至630-650°C，保溫30-50分鐘；再以120_130°C /小時(shí)速率降溫至310-330°C，保溫2-3小時(shí)；再以150_170°C /小時(shí)速率升溫至530_550°C，保溫2-3小時(shí)，取出空冷即得。
[0006]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、粘土 13-16、輕質(zhì)碳酸鈣2-3、二氧化硅2-3、氧化鋅1-2、硅灰石粉3-4、氫氧化鎂10-12、硅藻土 4_5、氫氧化鋁8_10、玉石粉3-4、蒙脫石l-2、BaC03 3-4,BaF2 2-3 ;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KH-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(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0007]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明通過使用鎳、硅、錳等多種原料，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，尤其具有超高的強(qiáng)度、硬度、韌性、可塑性和抗疲勞性，還具有耐腐蝕性；并使用部分廢鐵作為原料，提高合金的質(zhì)量穩(wěn)定均一，提高安全性；本發(fā)明適合用于彈性部件。本發(fā)明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，氧化夾雜物在2級左右。
【具體實(shí)施方式】[0008]一種高強(qiáng)度彈簧鋼，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:C1.0-1.3、Si0.6-0.9、Cu0.4-0.5、Nil4.0-14.5、Mnl.7-2.1、Ce0.03-0.05、Ti0.006-0.008、Zn0.02-0.05、Sn0.004-0.005、Crl.0-1.3、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵；
所述的高強(qiáng)度彈簧鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(1)、將生鐵與廢鐵按1:2比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)來源；進(jìn)行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(l)S1、Mn、Ce； (2) Cu,Zn,Sn ；
(3)N1、Cr、Ti ;(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為7分鐘，投料后攪拌均勻。
[0009]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以190°C /小時(shí)速率升溫至930°C，保溫3.5小時(shí)；再以140°C /小時(shí)速率降溫至640°C，保溫40分鐘；再以125°C /小時(shí)速率降溫至320°C，保溫2.5小時(shí)；再以160°C /小時(shí)速率升溫至540°C，保溫2.5小時(shí)，取出空冷即得。
[0010]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉4、粘土 13、輕質(zhì)碳酸鈣2、二氧化硅3、氧化鋅1、硅灰石粉4、氫氧化鎂12、硅藻土 4、氫氧化鋁8、玉石粉3、蒙脫石2、BaC03 3、BaF2 2 ;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KH-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(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0011]本發(fā)明高強(qiáng)度彈簧鋼的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度890-1360MPa，屈服強(qiáng)度840MPa，延伸率16%，斷面收縮率28%，沖擊吸收功56J，沖擊韌性65J/cm2，硬度286HB。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度彈簧鋼，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:Cl.0-1.3,Si0.6-0.9,Cu0.4-0.5、Nil4.0-14.5,Mnl.7-2.UCe0.03-0.05,Ti0.006-0.008、Zn0.02-0.05、Sn0.004-0.005、Crl.0-1.3、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度彈簧鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于: (1)、將生鐵與廢鐵按1:2比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)來源；進(jìn)行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等； (2)、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(l)S1、Mn、Ce； (2) Cu,Zn,Sn ；(3)N1、Cr、Ti ； (4)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為6-8分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度彈簧鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180-200°C /小時(shí)速率升溫至920-940°C，保溫3_4小時(shí)；再以130_150°C /小時(shí)速率降溫至630-650 V，保溫30-50分鐘；再以120-130 °C /小時(shí)速率降溫至310-330 V，保溫2-3小時(shí)；再以150-170 V /小時(shí)速率升溫至530-550 V，保溫2_3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度彈簧鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、粘土 13-16、輕質(zhì)碳酸鈣2-3、二氧化硅2_3、氧化鋅1-2、硅灰石粉3-4、氫氧化鎂10-12、硅藻土 4-5、氫氧化鋁8_10、玉石粉3_4、蒙脫石1_2、BaC03 3-4、BaF2 2_3 ;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(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號】C22C38/58GK103667983SQ201310550326
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】梅百榮, 徐志勇 申請人:銅陵安東鑄鋼有限責(zé)任公司