低自噪聲特種鋼及其加工方法
【專利摘要】本發(fā)明所提供的低自噪聲特種鋼，其成分質(zhì)量百分比為：含有碳0.01～0.03％，鉻13～17％，鎳7～8％，銅0.1～0.12％，鎂0.4～0.5％，錳0.1～0.12％，其余為鐵。本發(fā)明所提供的特種鋼可以應(yīng)用于耐硝酸、冷磷酸、有機(jī)酸及鹽、堿溶液腐蝕的設(shè)備零件。增加了合金材料類別、調(diào)整了各種材料元素的比例成分，在制備材料中增加鎳、鉻、銅、鎂、錳等，使得特種鋼中含有合理配比的鎳、鉻、銅、鎂、錳等元素，大大增加特種鋼材的耐磨及抗腐蝕性能，易加工成型，具備一定的減震性能，自噪聲較低，解決了零件易磨損、易生銹的問(wèn)題，延長(zhǎng)其使用壽命。
【專利說(shuō)明】
低自噪聲特種鋼及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種特種鋼，具體涉及一種耐磨耐蝕的特種鋼及 其加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 特種鋼也叫合金鋼。在碳素鋼里適量地加入一種或幾種合金元素，使鋼的組織結(jié) 構(gòu)發(fā)生變化，從而使鋼具有各種不同的特殊性能。
[0003] 合金鋼種類很多，通常按合金元素含量多少分為低合金鋼(含量〈5% )，中合金鋼 (含量5%~10%)，高合金鋼(含量>10%);按質(zhì)量分為優(yōu)質(zhì)合金鋼、特質(zhì)合金鋼;按特性和 用途又分為合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐酸鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、合金工具鋼、滾動(dòng)軸承鋼、合金彈 簧鋼和特殊性能鋼(如軟磁鋼、永磁鋼、無(wú)磁鋼)等。在鋼中除含鐵、碳和少量不可避免的硅、 錳、磷、硫元素以外，還含有一定量的合金元素，鋼中的合金元素有硅、錳、鉬、鎳、硌、礬、鈦、 鈮、硼、鉛、稀土等其中的一種或幾種，這種鋼叫合金鋼。各國(guó)的合金鋼系統(tǒng)，隨各自的資源 情況、生產(chǎn)和使用條件不同而不同，國(guó)外以往曾發(fā)展鎳、硌鋼系統(tǒng)，我國(guó)則發(fā)現(xiàn)以硅、錳、釩、 鈦、鈮、硼、鉛、稀土為主的合金鋼系統(tǒng)合金鋼在鋼的總產(chǎn)量中約占百分之十幾，一般是在電 爐中冶煉的按用途可以把合金鋼分為8大類，它們是:合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、合金工 具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱不起皮鋼，電工用硅鋼。
[0004] 在工業(yè)生產(chǎn)中，有些化工生產(chǎn)設(shè)備中的某些部件在使用過(guò)程中不僅要經(jīng)受磨損， 同時(shí)耐硝酸、冷磷酸、有機(jī)酸及鹽、堿溶液的腐蝕，因此對(duì)鋼的要求較為苛刻。
[0005] 同時(shí)在機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪機(jī)構(gòu)由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比穩(wěn)定、傳遞功率大、傳動(dòng) 效率高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因而使用十分廣泛。齒輪機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是振動(dòng)和噪聲較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中某些化工設(shè)備零件的特殊要求，本發(fā)明的第一個(gè)目的 是提供一種低自噪聲特種鋼，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供該低自噪聲特種鋼的加工方法。
[0007] 技術(shù)方案:本發(fā)明所提供的低自噪聲特種鋼，其成分質(zhì)量百分比為:含有碳0.01~ 0.03%，鉻13~17%，鎳4~8%，銅0.1~0.12%，鎂0.4~0.5%，錳1~1.2%，其余為鐵。
[0008] 我們研究發(fā)現(xiàn)在普通的碳素鋼中，加入鉻能夠有效地提高鋼材的淬火性和回火阻 抗性，提高鋼材的強(qiáng)度，并且鉻還可以降低碳的活度，提高鋼材的浸碳性，并形成微細(xì)碳化 物，可降低加熱、乳制和熱處理過(guò)程中的鋼材表面脫碳和石墨化傾向，提高韌性和耐磨損 性;但是，鉻含量過(guò)高時(shí)，反而大量形成鉻的碳化物，惡化鋼材的彈減性能和韌性。因此，在 本發(fā)明中，控制鋼材中鉻的含量為13~17% (質(zhì)量百分比），最優(yōu)含量為16%。
[0009] 同時(shí)，加入少量的鎳，可耐各種酸腐蝕和應(yīng)力腐蝕，而且更為堅(jiān)韌，有磁性和良好 的可塑性，焊接性能也好;在650~1000°C高溫下有較高的強(qiáng)度和抗氧化、抗燃?xì)飧g能力。 在本發(fā)明中，控制在鋼材中鎳的含量為4%~8%，最優(yōu)含量為6%。
[0010]此外，我們還發(fā)現(xiàn)加入微量的銅一方面可以提高鋼材耐大氣腐蝕的性能，另一方 面可以和錳協(xié)同作用，使得本特種鋼被敲擊時(shí)發(fā)出的聲響相對(duì)沉悶暗啞，自噪聲較低，具有 一定的降噪作用，滿足了對(duì)音噪要求更高的應(yīng)用需求。
[0011] 此外，加入少量的鎂和錳，可使得鋼的晶粒更加細(xì)致均勻，易加工成型，同時(shí)較之 于普通鋼材，其具備一定的減震性能，在具備更高的耐磨性和耐高溫性的同時(shí)，進(jìn)一步滿足 了對(duì)低自噪聲、高舒適性、高安全性的應(yīng)用需求。
[0012] 本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案為:所述低自噪聲特種鋼，其成分質(zhì)量百分比為：含有碳 0.02%，鉻 16%，鎳 6%，銅0.1%，鎂 0.45%，錳1.1%，其余為鐵。
[0013] 更進(jìn)一步的，我們發(fā)現(xiàn)如果在上述技術(shù)方案中加入微量的鈮，可以增強(qiáng)鋼材的耐 腐蝕性，研究發(fā)現(xiàn)，原因在于本發(fā)明在進(jìn)行熱處理時(shí)，呈現(xiàn)奧氏體+碳化物的組織，碳化物的 存在，對(duì)鋼的耐蝕性有很大影響，奧氏體在450~850°C下加熱，由于晶界析出鉻的碳化物 Cr23C6,使得晶界附近的含鉻量降低，引起晶間腐蝕。因此，我們?cè)谄渲屑尤胛⒘康拟?，使?優(yōu)先與碳結(jié)合形成NbC，其穩(wěn)定性高，使得鉻保留在基體中，避免晶界貧鉻，從而減輕剛的晶 界腐蝕傾向。此外，NbC在晶內(nèi)析出呈彌散分布，且高溫下不易長(zhǎng)大，可以提高本發(fā)明的高溫 強(qiáng)度。對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)，鈮的含量為0.3~0.8 %時(shí)，最為合適，優(yōu)選0.5 %。
[0014] 本發(fā)明含銀的一個(gè)優(yōu)選方案為:所述低自噪聲特種鋼，其成分質(zhì)量百分比為:含有 碳0.02%，鉻 16%，鎳6%，銅0.1%，鎂0.45%，錳1.1%，鈮0.5%，其余為鐵。
[0015] 本發(fā)明還公開(kāi)了上述特種鋼獲得的方法，包括以下步驟：下料、鍛造、正火、加工、 滲碳、預(yù)冷淬火、低溫回火、表面處理。
[0016] 所述的鍛造，其溫度為1530~1580°C，熱處理擴(kuò)散退火溫度1100~1150°C，4~6小 時(shí)，固溶處理溫度1050~1150°C，2小時(shí)，時(shí)效處理為560°C。
[0017] 所述的正火溫度為950°C~970°C。
[0018] 所述的滲碳，滲碳溫度為920°C，時(shí)間為6~8h，以丙酮為滲碳劑。
[0019] 所述的預(yù)冷淬火為，預(yù)冷至870~880°C，然后進(jìn)行油冷，冷卻至室溫。
[0020] 所述的回火是在200°C時(shí)回火2~3h。
[0021]有益效果:本發(fā)明所提供的特種鋼可以應(yīng)用于耐硝酸、冷磷酸、有機(jī)酸及鹽、堿溶 液腐蝕的設(shè)備零件。增加了合金材料類別、調(diào)整了各種材料元素的比例成分，在制備材料中 增加鎳、鉻、銅、鎂、錳等，使得特種鋼中含有合理配比的鎳、鉻、銅、鎂、錳等元素，大大增加 特種鋼材的耐磨及抗腐蝕性能，易加工成型，具備一定的減震性能，自噪聲較低，解決了零 件易磨損、噪音大、易生銹的問(wèn)題，延長(zhǎng)其使用壽命。
【具體實(shí)施方式】：
[0022] 實(shí)施例1
[0023] 特種鋼的成分為:碳0.01%，鉻13%，鎳4%，銅0.1%，鎂0.4%，錳1%，其余為鐵。 [0024]其加工方法為:按照上述比例，進(jìn)行原料配比，混合，下料。
[0025] 鍛造溫度為1530~1580°C，熱處理擴(kuò)散退火溫度1100~1150°C，4小時(shí)，固溶處理 溫度1050~1150°C，2小時(shí)。
[0026] 正火溫度為950 °C~970 °C。加工，然后滲碳，滲碳溫度為920 °C，時(shí)間為6h，以丙酮 為滲碳劑。
[0027] 預(yù)冷至870~880°C，然后進(jìn)行油冷淬火，至室溫。最后在200°C時(shí)回火2h。表面處理 后得到產(chǎn)品。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，所制得的特種鋼硬度為217HBW。
[0028] 實(shí)施例2
[0029] 特種鋼的成分為:碳0.03%，鉻17%，鎳8%，銅0.12%，鎂0.5%，錳1.2%，其余為 鐵。
[0030] 其加工方法為:按照上述比例，進(jìn)行原料配比，混合，下料。
[0031] 鍛造溫度為1530~1580°C，熱處理擴(kuò)散退火溫度1100~1150°C，6小時(shí)，固溶處理 溫度1050~1150°C，2小時(shí)。
[0032] 正火溫度為950 °C~970 °C。加工，然后滲碳，滲碳溫度為920 °C，時(shí)間為8h，以丙酮 為滲碳劑。
[0033] 預(yù)冷至870~880°C，然后進(jìn)行油冷淬火，至室溫。最后在200°C時(shí)回火3h。表面處理 后得到產(chǎn)品。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，所制得的特種鋼硬度為216HBW。
[0034] 實(shí)施例3
[0035] 特種鋼的成分為:含有碳0.02%，鉻16%，鎳6%，銅0.1%，鎂0.45%，錳1.1%，其 余為鐵。
[0036]其加工方法為:按照上述比例，進(jìn)行原料配比，混合，下料。
[0037] 鍛造溫度為1530~1580°C，熱處理擴(kuò)散退火溫度1100~1150°C，6小時(shí)，固溶處理 溫度1050~1150°C，2小時(shí)。
[0038] 正火溫度為950 °C~970 °C。加工，然后滲碳，滲碳溫度為920 °C，時(shí)間為6h，以丙酮 為滲碳劑。
[0039] 預(yù)冷至870~880°C，然后進(jìn)行油冷淬火，至室溫。最后在200°C時(shí)回火3h。表面處理 后得到產(chǎn)品。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，所制得的特種鋼硬度為218HBW。
[0040] 實(shí)施例4
[0041] 特種鋼的成分為:碳0.01 %，鉻13%，鎳4%，銅0.1 %，鎂0.4%，錳1 %，鈮0.3%，其 余為鐵。
[0042] 其加工方法為:按照上述比例，進(jìn)行原料配比，混合，下料。
[0043] 鍛造溫度為1530~1580°C，熱處理擴(kuò)散退火溫度1100~1150°C，4小時(shí)，固溶處理 溫度1050~1150°C，2小時(shí)。
[0044] 正火溫度為950 °C~970 °C。加工，然后滲碳，滲碳溫度為920 °C，時(shí)間為6h，以丙酮 為滲碳劑。
[0045] 預(yù)冷至870~880°C，然后進(jìn)行油冷淬火，至室溫。最后在200°C時(shí)回火2h。表面處理 后得到產(chǎn)品。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，所制得的特種鋼硬度為219HBW。
[0046] 實(shí)施例5
[0047] 特種鋼的成分為：碳0.03 %，鉻17 %，鎳8 %，銅0.12 %，鎂0.5 %，錳1.2 %，鈮 0.8%，其余為鐵。
[0048] 其加工方法為:按照上述比例，進(jìn)行原料配比，混合，下料。
[0049] 鍛造溫度為1530~1580°C，熱處理擴(kuò)散退火溫度1100~1150°C，6小時(shí)，固溶處理 溫度1050~1150°C，2小時(shí)。
[0050] 正火溫度為950 °C~970 °C。加工，然后滲碳，滲碳溫度為920 °C，時(shí)間為8h，以丙酮 為滲碳劑。
[0051 ] 預(yù)冷至870~880°C，然后進(jìn)行油冷淬火，至室溫。最后在200°C時(shí)回火3h。表面處理 后得到產(chǎn)品。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，所制得的特種鋼硬度為219HBW。
[0052] 實(shí)施例6
[0053] 特種鋼的成分為:含有碳0.02%，鉻16%，鎳6%，銅0.1 %，鎂0.45%，錳1.1 %，鈮 0.5%，其余為鐵。
[0054]其加工方法為:按照上述比例，進(jìn)行原料配比，混合，下料。
[0055] 鍛造溫度為1530~1580°C，熱處理擴(kuò)散退火溫度1100~1150°C，6小時(shí)，固溶處理 溫度1050~1150°C，2小時(shí)。
[0056] 正火溫度為950 °C~970 °C。加工，然后滲碳，滲碳溫度為920 °C，時(shí)間為6h，以丙酮 為滲碳劑。
[0057] 預(yù)冷至870~880°C，然后進(jìn)行油冷淬火，至室溫。最后在200°C時(shí)回火3h。表面處理 后得到產(chǎn)品。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，所制得的特種鋼硬度為220HBW。
[0058]以上實(shí)施列對(duì)本發(fā)明不構(gòu)成限定，相關(guān)工作人員在不偏離本發(fā)明技術(shù)思想的范圍 內(nèi)，所進(jìn)行的多樣變化和修改，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低自噪聲特種鋼，其特征在于所述特種鋼各成分質(zhì)量百分比為： 碳 0.0卜0.03%，： 鉻13~17%， 鎳 4,8%， ?Μ 0.1-0.12%, 鎂 0.4~0.5%， 錳1~1.2%， 鐵余量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低自噪聲特種鋼，其特征在于所述特種鋼各成分質(zhì)量百分比 為： 碳 0.02%， H 16%：, 鎳6%， 銅 0.1V 鎂 0.45%， 錳 1.1%, 鐵余量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低自噪聲特種鋼，其特征在于其成分中還含有鈮0.3~0.8%。4. 如權(quán)利要求1~3所述的低自噪聲特種鋼的加工方法，其特征在于包括以下步驟：下 料、鍛造、正火、加工、滲碳、預(yù)冷淬火、低溫回火、表面處理。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低自噪聲特種鋼的加工方法，其特征在于鍛造時(shí)，其溫度為 1530~1580°C，熱處理擴(kuò)散退火溫度1100~1150°C，4~6小時(shí)，固溶處理溫度1050~1150 °C，2小時(shí)。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低自噪聲特種鋼的加工方法，其特征在于正火溫度為950°C~ 970。。。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低自噪聲特種鋼的加工方法，其特征在于所述的滲碳，滲碳溫 度為920°C，時(shí)間為6~8h，以丙酮為滲碳劑。8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低自噪聲特種鋼的加工方法，其特征在于所述的預(yù)冷淬火為， 預(yù)冷至870~880°C，然后進(jìn)行油冷，冷卻至室溫。9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低自噪聲特種鋼的加工方法，其特征在于所述的回火是在200 °C時(shí)回火2~3h。
【文檔編號(hào)】C22C38/42GK105951001SQ201610348956
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】張斌
【申請(qǐng)人】江蘇金基特鋼有限公司