【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及材料科學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及一種納米變質(zhì)改性焊絲鋼及其制備方法與應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、高強(qiáng)鋼焊接結(jié)構(gòu)件常常在高強(qiáng)度、高硬度和高沖擊的嚴(yán)苛條件下工作，由于高強(qiáng)鋼具有強(qiáng)度高、硬度高、脆性大的特點(diǎn)，無法廣泛應(yīng)用于高強(qiáng)鋼焊接結(jié)構(gòu)件的制造。針對高強(qiáng)鋼焊接結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用現(xiàn)狀，急需高性能焊絲鋼，在保證焊接接頭的強(qiáng)度的前提下，提高其韌性，同時提高焊接件的質(zhì)量，延長其服役壽命，保證焊接結(jié)構(gòu)件廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械中。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種納米變質(zhì)改性焊絲鋼及其制備方法與應(yīng)用，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，使改性后的焊絲鋼在保證鋼材強(qiáng)硬度的前提下進(jìn)一步提高鋼件韌性。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了如下方案：
3、本專利技術(shù)技術(shù)方案之一：提供一種納米變質(zhì)劑，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，包括以下原料：納米tic?10％、鈦鐵37.5％、硼鐵2.5％、稀土硅鐵40％、鐵粉10％。
4、優(yōu)選地，所述納米tic的粒徑為40nm；所述鈦鐵以質(zhì)量百分比計，組分如下：ti25.0～35.0％、al<8.5％、si<5.0％，其余為鐵，余量為鐵；所述硼鐵以質(zhì)量百分比計，組分如下：b?17％～21％，al<0.1％，si?2％～3％，c<0.35％，p<0.2％，s<0.01％，mn<1％，余量為鐵；所述稀土硅鐵以質(zhì)量百分比計，組分如下：稀土17～37％、si?35～46％、mn?5～8％、ca?5～8％、ti?6％，余量為
5、本專利技術(shù)將鈦、硼、硅、稀土元素以鈦鐵、硼鐵和稀土硅鐵的形式加入，制備成納米變質(zhì)劑用于改性焊絲鋼時能夠具有更好的穩(wěn)定性，使改性后的焊絲鋼在保證鋼材強(qiáng)度的前提下進(jìn)一步提高鋼件韌性。
6、本專利技術(shù)技術(shù)方案之二：提供一種上述的納米變質(zhì)劑的制備方法，將納米tic顆粒加入有機(jī)溶劑中，分散均勻后加入其他原料，攪拌均勻后球磨、干燥、壓片后燒結(jié)，得到所述納米變質(zhì)劑。
7、所述球磨的條件包括：控制球料質(zhì)量比為3:1；球磨的轉(zhuǎn)速為600r/min，球磨5min停5min，球磨的總時間為8h；
8、所述壓片的方法，具體包括：先加壓到500～600mpa保持1min，然后再將壓力提高100mpa保持1min后卸載；
9、所述燒結(jié)的條件具體包括：先以15℃/min的升溫速率升溫至600℃，保持20min，再以10℃/min的升溫速率升溫至1000℃，保持60min。
10、本專利技術(shù)技術(shù)方案之三：提供一種上述的納米變質(zhì)劑在制備焊絲鋼中的應(yīng)用。
11、本專利技術(shù)技術(shù)方案之四：提供一種納米變質(zhì)改性焊絲鋼的制備方法，包括如下步驟：熔煉鋼錠，加入脫氧劑和添加劑，分散均勻，再加入上述的納米變質(zhì)劑，分散均勻，澆鑄，正火熱處理，軋制，得到納米變質(zhì)改性焊絲鋼。
12、優(yōu)選地，所述脫氧劑為硅鈣脫氧劑，添加量為鋼錠質(zhì)量的0.5％，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計包括以下組分：si：59.41％，ca：31.622％，al：8.49％；s：0.02％；c：0.43％；p：0.028％；通過添加所述添加劑調(diào)整所述納米變質(zhì)改性焊絲鋼的主要元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：c：0.17-0.23％，si：0.10-0.35％，mn：0.90-1.20％，p：0.01-0.025％，s：0.001-0.015％，v：0.0021-0.003％，cu：0.01-0.30％，ti：0.15-0.25％，ni：0.30-0.50％，nb：0.01-0.035％，mo：0.01-0.30％，cr：0.15-0.80％，b：0.002-0.0025％，稀土：0.061％-0.13％，余量為fe；所述納米變質(zhì)劑的添加量為鋼錠質(zhì)量的10％。
13、優(yōu)選地，加熱使鋼錠熔融后以40-100℃/min的升溫速率升溫至1550℃時加入包有脫氧劑和添加劑的鋁箔紙包，每隔5分鐘min用碳棒攪拌均勻，30min后加入包有納米變質(zhì)劑的鋁箔紙包，用碳棒不斷攪拌，5min后進(jìn)行澆鑄。
14、優(yōu)選地，所述正火熱處理的具體步驟包括：將澆鑄后試樣于860℃條件下保溫30min后空冷。
15、本專利技術(shù)技術(shù)方案之五：提供一種根據(jù)上述的制備方法制備得到的納米變質(zhì)改性焊絲鋼。
16、本專利技術(shù)技術(shù)方案之六：提供一種上述的納米變質(zhì)改性焊絲鋼在低合金高強(qiáng)鋼焊接中的應(yīng)用。
17、本專利技術(shù)公開了以下技術(shù)效果：
18、本專利技術(shù)所提供的納米變質(zhì)劑中納米tic顆粒均勻分散，以納米級tic顆粒作為彌散增強(qiáng)相，利用彌散分布納米級tic顆粒作為形核質(zhì)點(diǎn)，使鋼材中形成的組織細(xì)小均勻，明顯提高鋼材的強(qiáng)度和韌性。
19、根據(jù)本專利技術(shù)所提供的制備方法得到的納米變質(zhì)改性焊絲鋼能夠在保證鋼材強(qiáng)硬度的條件下進(jìn)一步提高鋼材韌性，以滿足焊絲鋼高強(qiáng)度高韌性的需求。本專利技術(shù)向熔融金屬液中加入納米材料復(fù)合變質(zhì)劑，通過在基體內(nèi)引入納米級tic顆粒作為彌散增強(qiáng)相，能夠起到細(xì)化晶粒以及彌散強(qiáng)化的作用，從而提高焊絲鋼強(qiáng)度與強(qiáng)韌性。本專利技術(shù)提供的納米變質(zhì)改性后的焊絲鋼抗拉強(qiáng)度高達(dá)986mpa，沖擊韌性達(dá)72j/cm-2，相較于不添加納米變質(zhì)劑的焊絲鋼增韌約30％。本專利技術(shù)的制備條件溫和、工藝簡單、操作可控。
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1.一種納米變質(zhì)劑，其特征在于，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，包括以下原料：納米TiC?10％、鈦鐵37.5％、硼鐵2.5％、稀土硅鐵40％、鐵粉10％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米變質(zhì)劑，其特征在于，所述納米TiC的粒徑為40nm；所述鈦鐵以質(zhì)量百分比計，組分如下：Ti?25.0～35.0％、Al<8.5％、Si<5.0％，余量為鐵；所述硼鐵以質(zhì)量百分比計，組分如下：B?17％～21％，Al<0.1％，Si?2％～3％，C<0.35％，P<0.2％，、Si?35～46％、Mn?5～8％、Ca?5～8％S<0.01％，Mn<1％，余量為鐵；所述稀土硅鐵以質(zhì)量百分比計，組分如下：稀土17～37％、Ti?6％，余量為鐵。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項所述的納米變質(zhì)劑的制備方法，其特征在于，將納米TiC顆粒加入有機(jī)溶劑中，分散均勻后加入其他原料，攪拌均勻后球磨、干燥、壓片后燒結(jié)，得到所述納米變質(zhì)劑。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項所述的納米變質(zhì)劑在制備焊絲鋼中的應(yīng)用。
5.一種納米變質(zhì)改性焊絲鋼的制備方法
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述脫氧劑為硅鈣脫氧劑，添加量為鋼錠質(zhì)量的0.5％，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計包括以下組分：Si：59.41％，Ca：31.622％，Al：8.49％；S：0.02％；C：0.43％；P：0.028％；通過添加所述添加劑調(diào)整所述納米變質(zhì)改性焊絲鋼的主要元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：C：0.17-0.23％，Si：0.10-0.35％，Mn：0.90-1.20％，P：0.01-0.025％，S：0.001-0.015％，V：0.0021-0.003％，Cu：0.01-0.30％，Ti：0.15-0.25％，Ni：0.30-0.50％，Nb：0.01-0.035％，Mo：0.01-0.30％，Cr：0.15-0.80％，B：0.002-0.0025％，稀土：0.061％-0.13％，余量為Fe；所述納米變質(zhì)劑的添加量為鋼錠質(zhì)量的10％。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，加熱使鋼錠熔融后再以40-100℃/min的升溫速率升溫至1550℃時加入包有脫氧劑和添加劑的鋁箔紙包，每隔5min用碳棒攪拌均勻，30min后加入包有納米變質(zhì)劑的鋁箔紙包，用碳棒不斷攪拌，5min后進(jìn)行澆鑄。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述正火熱處理的具體步驟包括：將澆鑄后試樣于860℃條件下保溫30min后空冷。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求5-8任一項所述的制備方法制備得到的納米變質(zhì)改性焊絲鋼。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的納米變質(zhì)改性焊絲鋼在低合金高強(qiáng)鋼焊接中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種納米變質(zhì)劑，其特征在于，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，包括以下原料：納米tic?10％、鈦鐵37.5％、硼鐵2.5％、稀土硅鐵40％、鐵粉10％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米變質(zhì)劑，其特征在于，所述納米tic的粒徑為40nm；所述鈦鐵以質(zhì)量百分比計，組分如下：ti?25.0～35.0％、al<8.5％、si<5.0％，余量為鐵；所述硼鐵以質(zhì)量百分比計，組分如下：b?17％～21％，al<0.1％，si?2％～3％，c<0.35％，p<0.2％，、si?35～46％、mn?5～8％、ca?5～8％s<0.01％，mn<1％，余量為鐵；所述稀土硅鐵以質(zhì)量百分比計，組分如下：稀土17～37％、ti?6％，余量為鐵。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項所述的納米變質(zhì)劑的制備方法，其特征在于，將納米tic顆粒加入有機(jī)溶劑中，分散均勻后加入其他原料，攪拌均勻后球磨、干燥、壓片后燒結(jié)，得到所述納米變質(zhì)劑。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項所述的納米變質(zhì)劑在制備焊絲鋼中的應(yīng)用。
5.一種納米變質(zhì)改性焊絲鋼的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：熔煉鋼錠，加入脫氧劑和添加劑，分散均勻，再加入權(quán)利要求1-2任一項所述的納米變質(zhì)劑，分散均勻，澆鑄，正火熱處理，軋制，得到納米變質(zhì)改性焊絲鋼。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述脫氧劑為硅鈣脫氧劑，添加量為鋼錠質(zhì)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王勝淇，王磊，程立峰，委福祥，張緒平，
申請(專利權(quán))人：徐州金虹鋼鐵集團(tuán)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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