一种钻头用合金钢材料及其制备方法
【专利摘要】一种钻头用合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳2.1-2.3、铬11.2-11.5、钨3.6-3.8、钒2.5-2.7、钴5.0-5.3、锰4.4-4.7、钛1.2-1.4、硼0.5-0.7、Te0.4-0.8、Pr0.02-0.04、余量为铁及其它不可避免的杂质。本发明在高碳钢的基础上添加铬、锰、硼，增加了耐磨性和耐腐蚀性，保持了足够的硬度，通过添加钒、Pr，细化了晶粒，增加了韧性，通过添加钨、钴，增加了红硬性，适用于制作中短的钻头，不易折断，使用寿命长，而且比高速钢成本低本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高了成品率。
【专利说明】一种钻头用合金钢材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种钻头用合金钢材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]电钻是一种应用广泛的电动工具，在建筑、加工等领域有广泛的应用。电钻的主要原理是通过电动机的转动，带动驱动作业装置，从而使钻头刮削物体表面以洞穿物体，钻头是电钻必不可少的部件之一。
[0003]目前钻头材料主要是高速钢和硬质合金，这两种合金硬度高、耐磨、红硬性好，而且保持一定韧性，但是电钻在使用过程中，经常出现折断、刀刃易磨损或者弯曲现象，钻头经常需要更换，主要是因为钻头材料的硬度、耐磨性、韧性等性能不能达到平衡。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种钻头用合金钢材料及其制备方法，该磨球材料具有高硬度、耐冲击、耐磨、红硬高的优点。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种钻头用合金钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为--碳
2.1-2.3、铬 11.2-11.5、钨 3.6-3.8、钒 2.5-2.7、钴 5.0-5.3、锰 4.4-4.7、钛 1.2-1.4、硼
0.5-0.7、Te0.4-0.8、Pr0.02-0.04、余量为铁及其它不可避免的杂质。
[0006]所述的钻头用合金钢材料的生产`方法，其特征在于:
(1)、准备生铁与废铁按1:0.5-1比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
(2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(I)锰、铬；(2)钨、钴、钛；(3)钒、Te ; (4)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
[0007]所述的铸后热处理是:先由室温以250_260°C /小时速率升温至800_820°C，再以240-2500C /小时速率降温至600-610°C，再以250_260°C /小时速率升温至940_950°C，保温3-4小时；再以240-250 V /小时速率降温至620-630 °C，保温50-70分钟，再以240-2500C /小时速率降温至180-200°C，保温2_3小时；再以150_170°C /小时速率升温至370-380°C，保温40-50分钟，再以150_170°C /小时速率升温至530_540°C，保温4_5小时，取出空冷即得。
[0008]所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:白云石13-15、粘土 30-35、三氧化二铝2-3、纳米钛白粉2-3、铝粉1-2、三聚磷酸钠1-2、三氧化二铁2_3、莹石6_8、玉石粉3_4、蒙脱石1-2、树木灰烬1-2、Na2TiF6 8-10 ;其制备方法是将白云石、粘土、莹石、玉石粉、蒙脱石、树木灰烬混合，加热至2500-3000°C，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
[0009]本发明的有益效果本发明在高碳钢的基础上添加铬、锰、硼，增加了耐磨性和耐腐蚀性，保持了足够的硬度，通过添加钒、Pr，细化了晶粒，增加了韧性，通过添加钨、钴，增加了红硬性，适用于制作中短的钻头，不易折断，使用寿命长，而且比高速钢成本低；本发明通过合理控制铸后处理温度，分批投放原料，增加了合金的强度、耐磨性，减小了脆性，通过使用废铁作为原料，使合金品质均一。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提闻了成品率。
【具体实施方式】
[0010]一种钻头用合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为--碳2.1-2.3、铬 11.2-11.5、钨 3.6-3.8、钒 2.5-2.7、钴 5.0-5.3、锰 4.4-4.7、钛 1.2-1.4、硼 0.5-0.7、Te0.4-0.8、Pr0.02-0.04、余量为铁及其它不可避免的杂质。
[0011]所述的钻头用合金钢材料的生产方法为:
(1)、准备生铁与废铁按1:0.8比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
(2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(1)锰、铬；(2)钨、钴、钛；(3)钒、Te ; (4)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23分钟，投料后搅拌均匀。
[0012]所述的铸后热处理是:先由室温以255°C/小时速率升温至810°C，再以245°C/小时速率降温至605°C，再以255°C /小时速率升温至945°C，保温3.5小时；再以245°C /小时速率降温至625°C，保温60分钟，再以245°C /小时速率降温至190°C，保温2.5小时；再以160°C /小时速率升温至375°C，保温45分钟，再以160°C /小时速率升温至535°C，保温
4.5小时，取出空冷即得。
[0013]所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:白云石13、粘土 30、三氧化二铝3、纳米钛白粉2、铝粉1、三聚磷酸钠2、三氧化二铁3、莹石6、玉石粉4、蒙脱石1、树木灰烬UNa2TiF6 8 ;其制备方法是将白云石、粘土、莹石、玉石粉、蒙脱石、树木灰烬混合，加热至2500-3000°C，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
[0014]本实施例的钻头用合金钢材料的机械性能为:硬度HRC:64HRC，600°C时的硬度47HRC，冲击吸收功52J，冲击韧性61J/cm2。
【权利要求】
1.一种钻头用合金钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 2.1-2.3、铬 11.2-11.5、钨 3.6-3.8、钒 2.5-2.7、钴 5.0-5.3、锰 4.4-4.7、钛 1.2-1.4、硼.0.5-0.7、Te0.4-0.8、Pr0.02-0.04、余量为铁及其它不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的钻头用合金钢材料的生产方法，其特征在于: (1)、准备生铁与废铁按1:0.5-1比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等； (2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(I)锰、铬；(2)钨、钴、钛；(3)钒、Te ； (4)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的钻头用合金钢材料的生产方法，其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以250-260°C /小时速率升温至800-820°C，再以240_250°C /小时速率降温至600-610°C，再以250-260°C /小时速率升温至940-950°C，保温3-4小时；再以240-2500C /小时速率降温至620-630°C，保温50-70分钟，再以240_250°C /小时速率降温至180-200°C，保温2-3小时；再以150-170°C /小时速率升温至370_380°C，保温40-50分钟，再以150-170°C /小时速率升温至530-540°C，保温4-5小时，取出空冷即得。
【文档编号】C22C37/06GK103820703SQ201410009820
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】章功国, 王泾文, 段宗银, 李纯金, 陈超, 王淑妍, 张少伍, 王晓芬, 谢勇 申请人:马鞍山市恒毅机械制造有限公司