一种高强耐磨钢材及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种高强耐磨钢材及其制作方法，属于钢材生产技术领域。所述高强耐磨钢材，主要由如下重量份的组分混合制得：硅5‑10％、钨3‑6％、锰3‑6％、磷2‑5％、硫2‑5％、碳0.2‑3％、铌0.1‑3％、钛0.1‑2％、钼3‑10％、铬2‑6％、硼1‑4％、粘结剂3‑8％、耐磨剂0.5‑5％、阻燃剂0.1‑3％、成型剂1‑5％、增强剂0.2‑6％和抗氧化剂1‑5％，余量为铁。本发明专利技术钢材的制作方法简单有效，且所制作得到的钢材具有良好的硬度、耐磨性、屈服强度和抗拉强度。

【技术实现步骤摘要】
一种高强耐磨钢材及其制作方法
本专利技术涉及钢材生产
，具体涉及一种高强耐磨钢材及其制作方法。
技术介绍
钢材是国家建设和实现四化必不可少的重要物资，其应用广泛、品种繁多，根据断面形状的不同，钢材一般分为型材、板材、管材和金属制品四大类。一般为了提高钢材的强度，通常为通过添加合金元素，使钢材合金化，进而进行控制轧制、控制冷却、淬火回火等热处理或添加沉淀硬化元素等。合金结构钢广泛用于制造汽车、拖拉机、船舶、汽轮机、重型机床的各种传动件和紧固件。对于合金钢材，高硬度、高强度及高耐磨性等使重要的质量指标，只有达到高硬度、高强度及高耐磨性，才能延长合金钢材的使用寿命，进而保证应用合金钢材的汽车、船舶等领域的高质量发展。然而目前的合金钢材的硬度、强度、耐磨性等仍有待提高。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种高强耐磨钢材及其制作方法，所述制作方法简单有效，且所制作得到的钢材具有良好的硬度、耐磨性、屈服强度和抗拉强度。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种高强耐磨钢材，主要由如下重量份的组分混合制得：硅5-10％、钨3-6％、锰3-6％、磷2-5％、硫2-5％、碳0.2-3％、铌0.1-3％、钛0.1-2％、钼3-10％、铬2-6％、硼1-4％、粘结剂3-8％、耐磨剂0.5-5％、阻燃剂0.1-3％、成型剂1-5％、增强剂0.2-6％和抗氧化剂1-5％，余量为铁。优选地，所述高强耐磨钢材主要由如下重量份的组分混合制得：硅8％、钨5％、锰5％、磷4％、硫3％、碳1％、铌2％、钛1％、钼6％、铬4％、硼2％、粘结剂5％、耐磨剂2.5％、阻燃剂2％、成型剂3％、增强剂4％和抗氧化剂3％，余量为铁。优选地，所述粘结剂为超细硅微粉，所述超细硅微粉的目数为1250-1400目。优选地，所述耐磨剂为聚碳酸酯或聚苯醚与钒按重量比为1:0.1-0.2的比例混合均匀而成。优选地，所述阻燃剂为聚氯乙烯与十溴二苯乙烷按重量比为1:3-6的比例混合均匀而成。优选地，所述成型剂为聚乙二醇、石蜡或SD-B成型剂中的一种或两种以上。优选地，所述增强剂为聚酰亚胺或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。优选地，所述抗氧化剂为没食子酸丙酯、叔丁基对羟基茴香醚或叔丁基对苯二酚中的一种或两种以上。本专利技术还提供了一种所述的高强耐磨钢材的制作方法，包括如下步骤：(1)称取上述重量份原料；(2)将称取的硅、钨、锰、磷、硫、碳、铌、钛、钼、铬、硼、成型剂、增强剂、三分之一的耐磨剂、三分之一的阻燃剂和三分之一的抗氧化剂加入铁中，搅拌均匀后加入粘结剂粘结，通过高温烧结，得到成型合金钢；(3)将剩余的耐磨剂、阻燃剂和抗氧化剂混合均匀后通过喷涂机喷涂至步骤(2)得到的成型合金钢表面，再将经过热压烧结，最后得到所述高强耐磨钢材。优选地，所述高温烧结的温度为1000-1200℃，所述高温烧结的时间为3-5小时；所述热压烧结的压力为30-40MPa。本专利技术所使用的部分组分的作用介绍如下：铌对钢材具有细晶强化和弥散强化作用，不仅可以提高钢的强度，还可提高钢的韧性、抗高温氧化性和耐腐蚀性，降低钢的脆性转变温度，获得良好的成型性能钛是较强的脱氧剂，当钢中加入少量的钛，可显著提高钢的强度，而其塑性略有降低。钼作为钢的合金化元素，可以提高钢的强度，特别是高温强度和韧性；提高钢在酸碱溶液和液态金属中的抗蚀性；提高钢的耐磨性和改善淬透性、焊接性和耐热性。钼是一种良好的形成碳化物的元素，在炼钢的过程中不氧化，可单独使用也可与其他合金元素共同使用。铬可提高钢的强度、硬度和耐磨性，使钢具有良好的高温抗氧化性和抗腐蚀性，且铬还可增加钢的热强性。硼是微量合金元素，可以改善冶金工业中烧结矿的质量，降低熔点、减小膨胀，提高强度硬度。硼及其化合物也是冶金工业的助溶剂和冶炼硼铁硼钢的原料，加入硼化钛、硼化锂、硼化镍，可以冶炼耐热的特种合金。聚碳酸酯(PC)有很高的韧性，悬臂梁缺口冲击强度为600～900J/m。PC的弯曲模量可达2400MPa以上，树脂可加工制成大的刚性制品。PC材料具有阻燃性，耐磨，与钒混合后加入钢材中，具有更高的耐磨性。聚苯醚有突出的电绝缘性和耐水性优异，有较好的耐磨性和电性能，尺寸稳定性好。有较高的耐热性，玻璃化温度为211度，熔点为268度，加热至330度有分解倾向，PPO的含量越高其耐热性越好，热变形温度可达190度。聚苯醚与钒混合后加入钢材中，具有更高的耐磨性。聚氯乙烯具有阻燃(阻燃值为40以上)、耐化学药品性高(耐浓盐酸、浓度为90％的硫酸、浓度为60％的硝酸和浓度20％的氢氧化钠)、机械强度及电绝缘性良好的优点。但聚氯乙烯对光、热的稳定性较差。在不加热稳定剂的情况下，聚氯乙烯100℃时即开始分解，130℃以上分解更快。硬质聚氯乙烯有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击能力，可单独用做结构材料。十溴二苯乙烷是一种使用范围广泛的广谱添加型阻燃剂，其溴含量高，热稳定性好，抗紫外线性能佳，较其他溴系阻燃剂的渗出性低；特别适用于生产电脑、传真机、电话机、复印机、家电等的高档材料的阻燃。十溴二苯乙烷适用于聚苯乙烯、高苯乙烯、ABS、环氧树脂、弹性体等胶黏剂和密封剂。聚酰亚胺具有优良的机械性能，未填充的塑料的抗张强度都在100Mpa以上，均苯型聚酰亚胺的薄膜(Kapton)为170Mpa以上，杭州塑盟特热塑性聚酰亚胺(TPI)的冲击强度高达261KJ/m2。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，简称ABS。ABS为不透明状，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性。ABS是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料结构，具有高强度、低重量的特点。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术中添加的铌、钛、钼、铬、硼等外加剂可改变钢材的显微结构，对钢材起到细晶强化和弥散强化作用，不仅可提高钢材的强度、硬度和韧性，还可提高钢材的耐磨性、耐腐蚀性和抗高温氧化性等性能。在加入铌、钛、钼、铬、硼等物质的基础上，同时添加聚碳酸酯或聚苯醚与钒混合而成的可协同增效的耐磨剂、成型剂、增强剂、阻燃剂和抗氧化剂等助剂，不仅有助于本专利技术钢材的成型，还进一步提高了钢材的强度、耐磨性和抗氧化性，增加了钢材的阻燃性能。其中阻燃剂为聚氯乙烯与十溴二苯乙烷混合而成，十溴二苯乙烷可弥补聚氯乙烯热稳定性差的不足，提高了该阻燃剂的热稳定性，更好地起到阻燃作用。(2)本专利技术钢材的制作过程中，首先将铁、硅、钨、锰、磷等钢材的主要成分与铌、钛、钼、铬、硼等外加剂及成型剂、增强剂、部分的耐磨剂、阻燃剂和抗氧化剂等助剂混合烧结，得到成型合金钢，使外加剂和助剂充分嵌入钢材的主要成分中，三者充分混合成型，以改变钢材的显微结构，提高钢材内部的强度、硬度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性和抗高温氧化性等性能，再将剩下的耐磨剂、阻燃剂和抗氧化剂混合后以喷涂的方式喷涂至成型合金钢表面，形成了合金钢的保护层，进一步提高了本专利技术钢材的强度、硬度、韧性和耐磨性等性能。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下各金属材料均为粉末状。实施例1本实施例一种高强耐磨钢材，主要由如下重量份的组分混合制得：硅5％、钨3％、锰3％、磷2％、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强耐磨钢材，其特征在于，主要由如下重量份的组分混合制得：硅5‑10％、钨3‑6％、锰3‑6％、磷2‑5％、硫2‑5％、碳0.2‑3％、铌0.1‑3％、钛0.1‑2％、钼3‑10％、铬2‑6％、硼1‑4％、粘结剂3‑8％、耐磨剂0.5‑5％、阻燃剂0.1‑3％、成型剂1‑5％、增强剂0.2‑6％和抗氧化剂1‑5％，余量为铁。

【技术特征摘要】
1.一种高强耐磨钢材，其特征在于，主要由如下重量份的组分混合制得：硅5-10％、钨3-6％、锰3-6％、磷2-5％、硫2-5％、碳0.2-3％、铌0.1-3％、钛0.1-2％、钼3-10％、铬2-6％、硼1-4％、粘结剂3-8％、耐磨剂0.5-5％、阻燃剂0.1-3％、成型剂1-5％、增强剂0.2-6％和抗氧化剂1-5％，余量为铁。2.根据权利要求1所述的高强耐磨钢材，其特征在于，所述高强高强耐磨钢材主要由如下重量份的组分混合制得：硅8％、钨5％、锰5％、磷4％、硫3％、碳1％、铌2％、钛1％、钼6％、铬4％、硼2％、粘结剂5％、耐磨剂2.5％、阻燃剂2％、成型剂3％、增强剂4％和抗氧化剂3％，余量为铁。3.根据权利要求1所述的高强耐磨钢材，其特征在于，所述粘结剂为超细硅微粉，所述超细硅微粉的目数为1250-1400目。4.根据权利要求1所述的高强耐磨钢材，其特征在于，所述耐磨剂为聚碳酸酯或聚苯醚与钒按重量比为1:0.1-0.2的比例混合均匀而成。5.根据权利要求1所述的高强耐磨钢材，其特征在于，所述阻燃剂为聚氯乙烯与十溴二苯乙烷按重量比为1:3-6的比例混合均...

【专利技术属性】
技术研发人员：常远，
申请(专利权)人：广西浩昌敏再生资源利用有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45