[发明专利]一种钻头用合金钢材料及其制备方法

说明书

技术领域

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

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。

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

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。

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。

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：（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22-25分钟，投料后搅拌均匀。

所述的铸后热处理是：先由室温以250-260℃/小时速率升温至800-820℃，再以240-250℃/小时速率降温至600-610℃，再以250-260℃/小时速率升温至940-950℃，保温3-4小时；再以240-250℃/小时速率降温至620-630℃，保温50-70分钟，再以240-250℃/小时速率降温至180-200℃，保温2-3小时；再以150-170℃/小时速率升温至370-380℃，保温40-50分钟，再以150-170℃/小时速率升温至530-540℃，保温4-5小时，取出空冷即得。

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℃，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。

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，明显提高了成品率。

具体实施方式

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。

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。