一種高強度彈簧鋼及其制備方法
【專利摘要】一種高強度彈簧鋼，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：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。本發明通過使用鎳、硅、錳等多種原料，合理設置配比和生產工藝，合理設置投放次序，形成的合金材料具有優異的綜合力學性能，尤其具有超高的強度、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，提高合金的質量穩定均一，提高安全性；本發明適合用于彈性部件。
【專利說明】一種高強度彈簧鋼及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬材料制備領域，尤其涉及一種高強度彈簧鋼及其制備方法。
【背景技術】
[0002]合金鋼的發展已經有100多年的歷史了，到目前為止，多種多樣的合金鋼在工業上被應用，主要有以下類型:調質鋼、彈簧鋼、工具鋼、高速鋼、模具鋼、高中低碳合金鋼等，目前為止，雖然合金鋼技術得到很大發展，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的要求，還需要進一步改進，以提高生產效率，降低成本，提高安全性，為高精尖技術發展提供保障，為社會發展提供動力，任務還很艱巨。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于提供一種高強度彈簧鋼及其制備方法，該合金材料具有高強度、韌性、塑性和抗疲勞的特點。
[0004]本發明的技術方案如下:
一種高強度彈簧鋼，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為: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；
所述的高強度彈簧鋼的生產方法，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來源；進行脫硫、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投入合金元素的批次順序為:(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 /小時速率升溫至920_940°C，保溫3-4小時；再以130-150°C/小時速率降溫至630-650°C，保溫30-50分鐘；再以120_130°C /小時速率降溫至310-330°C，保溫2-3小時；再以150_170°C /小時速率升溫至530_550°C，保溫2-3小時，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，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于粉末重量
2-3%的硅烷偶聯劑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，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0007]本發明的有益效果
本發明通過使用鎳、硅、錳等多種原料，合理設置配比和生產工藝，合理設置投放次序，形成的合金材料具有優異的綜合力學性能，尤其具有超高的強度、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，提高合金的質量穩定均一，提高安全性；本發明適合用于彈性部件。本發明精煉劑用于鑄造生產，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。
【具體實施方式】[0008]一種高強度彈簧鋼，其含有的化學元素成分及其質量百分比為: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；
所述的高強度彈簧鋼的生產方法，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來源；進行脫硫、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投入合金元素的批次順序為:(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 /小時速率升溫至930°C，保溫3.5小時；再以140°C /小時速率降溫至640°C，保溫40分鐘；再以125°C /小時速率降溫至320°C，保溫2.5小時；再以160°C /小時速率升溫至540°C，保溫2.5小時，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，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于粉末重量2-3%的硅烷偶聯劑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，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0011]本發明高強度彈簧鋼的機械性能為:拉伸強度890-1360MPa，屈服強度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。
【權利要求】
1.一種高強度彈簧鋼，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為: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.根據權利要求1所述的高強度彈簧鋼的生產方法，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來源；進行脫硫、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投入合金元素的批次順序為:(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間間隔為6-8分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的高強度彈簧鋼的生產方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180-200°C /小時速率升溫至920-940°C，保溫3_4小時；再以130_150°C /小時速率降溫至630-650 V，保溫30-50分鐘；再以120-130 °C /小時速率降溫至310-330 V，保溫2-3小時；再以150-170 V /小時速率升溫至530-550 V，保溫2_3小時，取出空冷即得。
4.根據權利要求2所述的高強度彈簧鋼的生產方法，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，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于粉末重量2-3%的硅烷偶聯劑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，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 優先權日:2013年11月8日
【發明者】梅百榮, 徐志勇 申請人:銅陵安東鑄鋼有限責任公司