CN111378908B - 一种合金钢衬板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种合金钢衬板的制备方法，属于材料制备技术领域。本发明所述方法为按比例将各原料加入到真空感应炉中进行真空熔炼后得到金属锭，金属锭脱模后加热至950℃～1000℃并保温45～60min，保温结束后将金属锭锻造成铸锭，清除氧化层、污渍，并对铸锭进行打磨，保证表面光滑平整；然后进行多道次热轧，累计变形量为70％～75％，热轧后空冷至室温得到合金钢坯料；固溶处理后的合金钢坯料在真空环境下进行表面机械研磨处理，处理温度为室温；所得板材在950℃～1000℃下真空退火1～1.5小时得到合金钢衬板；本发明所述方法可以实现合金钢衬板强度和塑性的同时提高，满足实际应用的需要。

Description

一种合金钢衬板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种合金钢衬板的制备方法，属于材料制备技术领域。
背景技术
近年来，已经有很多合金钢材料广泛应用于汽车制造，冶金、采矿、化工等部门了，随着现代工业技术的发展，人们对材料的性能和使用寿命提出了更高的要求，并且节能减排政策的实行，以及耐磨产品技术市场竞争的日趋激烈，传统高铬铸铁整体铸造成型技术，已不能满足日益发展的市场需要。金属凝固组织的细化改善有利于提高材料的力学性能，一些在高性能材料研发中产生的新技术、新工艺必将发挥重大的作用，推动了我国先进制造技术的发展。近年来，脉冲电流处理技术作为一种金属材料处理新技术，具有无污染、设备简单、操作方便、效果显著等特点。通过脉冲电流来控制液态金属的凝固组织、改善金属材料的力学性能具有很大经济效益。
通常情况下，钢铁材料的强度与其塑性成反比关系，而提高钢铁硬度的方法往往是通过增加钢中的碳或铬的含量。然而钢中较高的碳和铬含量会明显降低材料的塑性和韧性；因此需要通过其他方法在不损害钢材可加工性和可焊接性的前提下来提高其强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合金钢衬板的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按比例将各原料加入到真空感应炉中进行真空熔炼后得到金属锭，金属锭脱模后加热至950℃～1000℃并保温45～60min，保温结束后将金属锭锻造成铸锭，清除氧化层、污渍，并对铸锭打磨，保证表面光滑平整。
(2)将步骤(1)得到的铸锭进行多道次热轧变形，累计变形量为70％～75％，热轧后空冷至室温得到合金钢坯料。
(3)将步骤(2)中得到的合金钢坯料进行固溶处理，固溶处理后的合金钢坯料在真空环境下进行表面机械研磨处理，处理温度为室温。
(4)将步骤(3)所得板材在750℃～800℃下真空退火1～1.5小时。
优选的，本发明所述合金钢衬板所用原料的化学成分及其质量百分比为C:0.6％～0.8％、Cr:0.65％～0.70％、Mo:0.35％～0.40％、Ni:0.5％～0.7％、Al：5.0％～6％、Mn:0.8％～1.0％、Ti:0.6％～0.76％、Si:0.3％～0.5％、V:0.02％～0.1％、P＜0.005％、S＜0.006％，其余为Fe和残余的微量杂质。
优选的，本发明步骤(2)中热轧处理的具体过程为：将铸锭以5℃/s加热至1180～1250℃并保温50～70min，再以10℃/s冷却至轧制温度区间1100～1150℃保温5s后进行多道次轧制，终轧温度750～800℃。
优选的，本发明步骤(3)中固溶处理的条件为：950℃～1000℃并保温30～40min。
优选的，本发明步骤(3)所述表面机械研磨处理通过表面纳米化试验机完成，表面纳米化试验机的振动频率为30～50Hz，钢球150～180颗，所用到的不锈钢球直径为8～10mm，时间为15～30min。
本发明的有益效果：
(1)本发明所述方法对合金钢衬板进行热轧，温度越高，材料的强度降低，塑性越好，通过热轧可以提高材料塑性；然后通过固溶处理，可以消除应力，进一步提高材料的性能。
(2)本发明所述合金钢衬板最后进行表面纳米化处理，可以细化合金钢衬板表面的晶粒，强度大幅度提升，本发明将热轧和表面纳米化处理相结合，可以得到内部晶粒大，表面晶粒纳米化的合金钢衬板，这样就能实现合金钢衬板强度和塑性同时提高，满足实际应用的需要。
(3)本发明在合金钢中加入了Al元素，在保证钢板具有较好的强度和塑性的基础上，降低了钢板的密度，一定程度上减轻了钢板的重量，本发明还加入了Nb、V、Ti等元素来进一步提高材料的性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例本发明作进一步的详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
一种合金钢衬板的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按比例将各原料加入到真空感应炉中进行真空熔炼后得到金属锭，金属锭脱模后加热至950℃并保温60min，保温结束后将金属锭锻造成铸锭，清除氧化层、污渍，并对铸锭打磨，保证表面光滑平整；所述合金钢衬板所用原料的化学成分及其质量百分比为C:0.6％、Cr:0.65％、Mo:0.35％、Ni:0.7％、Al：5.0％、Mn:1.0％、Ti:0.6％、Si:0.3％、V:0.02％、P＜0.005％、S＜0.006％，其余为Fe和残余的微量杂质。
(2)将步骤(1)得到的铸锭进行多道次热轧变形，累计变形量为75％，热轧后空冷至室温得到合金钢坯料；热轧的条件为：将铸锭以5℃/s加热至1180℃并保温50min，再以10℃/s冷却至轧制温度区间1100℃保温5s后进行轧制，终轧温度750℃。
(3)将步骤(2)中得到的合金钢坯料进行固溶处理(950℃并保温40min)，固溶处理后的合金钢坯料在真空环境下进行表面机械研磨处理，处理温度为室温；表面纳米化试验机的振动频率为30Hz，钢球150颗，所用到的不锈钢球直径为8mm，时间为30min。
(4)将步骤(3)所得板材在800℃下真空退火1小时得到合金钢衬板。
对本实施例制备得到合金钢衬板进行力学性能测试，其抗拉强度1250MPa，延伸率48％。
实施例2
一种合金钢衬板的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按比例将各原料加入到真空感应炉中进行真空熔炼后得到金属锭，金属锭脱模后加热至1000℃并保温45min，保温结束后将金属锭锻造成铸锭，清除氧化层、污渍，并对铸锭打磨，保证表面光滑平整；所述合金钢衬板所用原料的化学成分及其质量百分比为C:0.8％、Cr:0.70％、Mo:0.40％、Ni:0.5％、Al：6％、Mn:0.8％、Ti:0.76％、Si:0.5％、V:0.1％、P＜0.005％、S＜0.006％，其余为Fe和残余的微量杂质。
(2)将步骤(1)得到的铸锭进行多道次热轧变形，累计变形量为70％，热轧后空冷至室温得到合金钢坯料；热轧的条件为：将铸锭以5℃/s加热至1250℃并保温70min，再以10℃/s冷却至轧制温度区间1150℃保温5s后进行轧制，终轧温度800℃。
(3)将步骤(2)中得到的合金钢坯料进行固溶处理(1000℃并保温30min)，固溶处理后的合金钢坯料在真空环境下进行表面机械研磨处理，处理温度为室温；表面纳米化试验机的振动频率为50Hz，钢球180颗，所用到的不锈钢球直径为10mm，时间为15min。
(4)将步骤(3)所得板材在750℃下真空退火1.5小时得到合金钢衬板。
对本实施例制备得到合金钢衬板进行力学性能测试，其抗拉强度1200MPa，延伸率49％。
实施例3
一种合金钢衬板的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按比例将各原料加入到真空感应炉中进行真空熔炼后得到金属锭，金属锭脱模后加热至960℃并保温50min，保温结束后将金属锭锻造成铸锭，清除氧化层、污渍，并对铸锭打磨，保证表面光滑平整；所述合金钢衬板所用原料的化学成分及其质量百分比为C:0.7％、Cr:0.68％、Mo:0.37％、Ni:0.6％、Al：5.5％、Mn:0.9％、Ti:0.70％、Si:0.4％、V:0.07％、P＜0.005％、S＜0.006％，其余为Fe和残余的微量杂质。
(2)将步骤(1)得到的铸锭进行多道次热轧变形，累计变形量为73％，热轧后空冷至室温得到合金钢坯料；热轧的条件为：将铸锭以5℃/s加热至1200℃并保温60min，再以10℃/s冷却至轧制温度区间113℃保温5s后进行轧制，终轧温度780℃。
(3)将步骤(2)中得到的合金钢坯料进行固溶处理(980℃并保温35min)，固溶处理后的合金钢坯料在真空环境下进行表面机械研磨处理，处理温度为室温；表面纳米化试验机的振动频率为40Hz，钢球160颗，所用到的不锈钢球直径为9mm，时间为20min。
(4)将步骤(3)所得板材在780℃下真空退火1.3小时得到合金钢衬板。
对本实施例制备得到合金钢衬板进行力学性能测试，其抗拉强度1245MPa，延伸率48％。
对比实施例1
一种合金钢衬板的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按比例将各原料加入到真空感应炉中进行真空熔炼后得到金属锭，金属锭脱模后加热至960℃并保温50min，保温结束后将金属锭锻造成铸锭，清除氧化层、污渍，并对铸锭打磨，保证表面光滑平整；所述合金钢衬板所用原料的化学成分及其质量百分比为C:0.7％、Cr:0.68％、Mo:0.37％、Ni:0.6％、Al：5.5％、Mn:0.9％、Ti:0.70％、Si:0.4％、V:0.07％、P＜0.005％、S＜0.006％，其余为Fe和残余的微量杂质。
(2)将步骤(1)得到的铸锭进行多道次热轧变形，累计变形量为73％，热轧后空冷至室温得到合金钢坯料；热轧的条件为：将铸锭以5℃/s加热至1200℃并保温60min，再以10℃/s冷却至轧制温度区间113℃保温5s后进行轧制，终轧温度780℃。
(3)将步骤(2)中得到的合金钢坯料加热到980℃并保温35min进行固溶处理得到合金钢衬板。
对本实施例制备得到合金钢衬板进行力学性能测试，其抗拉强度800MPa，延伸率47％。

Claims (1)

1.一种合金钢衬板的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）按比例将各原料加入到真空感应炉中进行真空熔炼后得到金属锭，金属锭脱模后加热至950℃~1000℃并保温45~60min，保温结束后将金属锭锻造成铸锭，清除氧化层、污渍，并对铸锭打磨，保证表面光滑平整；
（2）将步骤（1）得到的铸锭进行多道次热轧变形，累计变形量为70％~75％，热轧后空冷至室温得到合金钢坯料；
（3）将步骤（2）中得到的合金钢坯料进行固溶处理，固溶处理后的合金钢坯料在真空环境下进行表面机械研磨处理，处理温度为室温；
（4）将步骤（3）所得板材在750℃~800℃下真空退火1~1.5小时；
所述合金钢衬板所用原料的化学成分及其质量百分比为C:0.6%~0.8%、Cr:0.65%~0.70%、Mo:0.35%~0.40%、Ni:0.5%~0.7%、Al：5.0％~6％、Mn:0.8%~1.0%、Ti:0.6%~0.76%、Si:0.3%~0.5%、V:0.02%~0.1%、 P＜0.005%、 S＜0.006%，其余为Fe和残余的微量杂质；
步骤（2）中热轧处理的具体过程为：将铸锭以5℃/s加热至1180~1250℃并保温50~70min，再以10℃/s冷却至轧制温度区间1100~1150℃保温5s后进行多道次轧制，终轧温度750~800℃；
步骤（3）中固溶处理的条件为：950℃~1000℃并保温30~40min；
步骤（3）所述表面机械研磨处理通过表面纳米化试验机完成，表面纳米化试验机的振动频率为30~50Hz，钢球150~180颗，所用到的不锈钢球直径为8~10mm，时间为15~30min。
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