一種泵閥用紅硬度高合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種泵閥用紅硬度高合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳0.2-0.4、硅0.6-0.9、錳1.7-1.9、鉬2.1-2.4、鉻1.6-1.8、釩0.02-0.04、鎳0.02-0.05、鈮0.1-0.15、Ta?0.04-0.06、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。本發(fā)明合金鋼不僅具有高的硬度，紅硬性好，而且還具有較好的韌性，耐磨性能好。本發(fā)明使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過二次精煉，提高綜合力學(xué)性能。本發(fā)明合金鋼適用于高溫下作業(yè)的泵軸、管道、閥門等磨損率高的零件。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級(jí)左右。
【專利說明】一種泵閥用紅硬度高合金鋼材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種泵閥用紅硬度高合金鋼材料及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】[0002]泵閥工作的環(huán)境多樣，惡劣，對(duì)材質(zhì)的要求很高，目前泵閥用的合金鋼有多種多樣，技術(shù)有很大進(jìn)步，但是仍有很多問題存在，如耐磨性、硬度、防銹性能、耐腐蝕性能、耐高低溫性能、脆性、韌性等，在很多場(chǎng)合還不能滿足生產(chǎn)的要求，還需要進(jìn)一步改進(jìn)，以提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高安全性，為高精尖技術(shù)發(fā)展提供保障，為社會(huì)發(fā)展提供動(dòng)力，任務(wù)還很艱巨。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種泵閥用紅硬度高合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有高硬度、紅硬性好、耐沖擊、耐磨的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種泵閥用紅硬度高合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 0.2-0.4、硅 0.6-0.9、錳 1.7-1.9、鑰 2.1-2.4、鉻 1.6-1.8、釩 0.02-0.04、鎳
0.02-0.05、鈮 0.1-0.15、Ta0.04-0.06、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
[0005]所述的泵閥用紅硬度高合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(I)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1-2比例作為鐵基質(zhì)來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、鎳、鉻；(2 )錳、釩；(3 )其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為23-26分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以210_220°C /小時(shí)速率升溫至500_510°C，保溫60-70分鐘，再以210-220°C /小時(shí)速率升溫至700_710°C，保溫60-70分鐘，再以170-1800C /小時(shí)速率升溫至925-940°C，保溫3_4小時(shí)；再以170_180°C /小時(shí)速率降溫至600-610°C，再以210-220°C /小時(shí)速率升溫至700_710°C，再以170_180°C /小時(shí)速率降溫至480-500°C，保溫70-80分鐘；再以170_180°C /小時(shí)速率降溫至220_230°C，保溫
2-3小時(shí)；再以210-220°C/小時(shí)速率升溫至330_350°C，再以150_160°C /小時(shí)速率降溫至200-210°C，再以180-190°C /小時(shí)速率升溫至535_550°C，保溫2_3小時(shí)，取出空冷即得。
[0007]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉30-40、硫酸鋁3-4、螢石5_6、氧化錳1-2、三聚磷酸鉀1-2、天青石粉2-3、秸桿灰燼1-2、玉石粉3-4、蒙脫石1_2、硝酸鈉
3-4、氟化鈣1-2;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量2-3%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、
1-2%的納米碳粉，混合均勻后，在8-15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3_4小時(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明合金鋼不僅具有高的硬度，紅硬性好，而且還具有較好的韌性，耐磨性能好。本發(fā)明使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過二次精煉，合理控制鑄后熱處理溫度，分批投放原料，使合金品質(zhì)更穩(wěn)定均一，提高綜合力學(xué)性能。本發(fā)明合金鋼適用于高溫下作業(yè)的泵軸、管道、閥門等磨損率高的零件。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，不會(huì)在鑄件表面產(chǎn)生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級(jí)左右。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種泵閥用紅硬度高合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為--碳
0.2-0.4、硅 0.6-0.9、錳 1.7-1.9、鑰 2.1-2.4、鉻 1.6-1.8、釩 0.02-0.04、鎳 0.02-0.05、鈮
0.1-0.15、Ta0.04-0.06、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
[0010]所述的泵閥用紅硬度高合金鋼材料的生產(chǎn)方法如下:
(1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1.5比例作為鐵基質(zhì)來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(1)硅、鎳、鉻；(2 )錳、釩；(3 )其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為25分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以215°C /小時(shí)速率升溫至505°C，保溫65分鐘，再以215°C /小時(shí)速率升溫至705°C，保溫65分鐘，再以175°C /小時(shí)速率升溫至930°C，保溫3.5小時(shí)；再以175°C /小時(shí)速率降溫至605°C，再以215°C /小時(shí)速率升溫至705°C，再以175°C /小時(shí)速率降溫至490°C，保溫76分鐘；再以176°C /小時(shí)速率降溫至225°C，保溫
2.4小時(shí)；再以215°C /小時(shí)速率升溫至340°C，再以155°C /小時(shí)速率降溫至205°C，再以185°C /小時(shí)速率升溫至535-550°C，保溫2.5小時(shí)，取出空冷即得。
[0012]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉35、硫酸鋁3.4、螢石
5.5、氧化錳1.5、三聚磷酸鉀1.5、天青石粉2.5、秸桿灰燼1.5、玉石粉3.5、蒙脫石1.5、硝酸鈉3.5、氟化鈣1.5 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成170目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量3%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、2%的納米碳粉，混合均勻后，在13Mpa下壓制成坯，然后，在930°C下煅燒3.4小時(shí)，冷卻后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0013]本發(fā)明泵閥用紅硬度高合金鋼材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1190MPa，屈服強(qiáng)度925MPa，延伸率15.8%，斷面收縮率31 %，沖擊吸收功54J，沖擊韌性64J/cm2，硬度278HB。
【權(quán)利要求】
1.一種泵閥用紅硬度高合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 0.2-0.4、硅 0.6-0.9、錳 1.7-1.9、鑰 2.1-2.4、鉻 1.6-1.8、釩 0.02-0.04、鎳0.02-0.05、鈮 0.1-0.15、Ta0.04-0.06、S 0.04、P 0.04、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵閥用紅硬度高合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:(1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1_2比例作為鐵基質(zhì)來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；(2)、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(1)硅、鎳、鉻；(2)錳、釩；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為23-26分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵閥用紅硬度高合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以210-220°C /小時(shí)速率升溫至500-510°C，保溫60-70分鐘，再以210-220°C /小時(shí)速率升溫至700-710°C，保溫60-70分鐘，再以170_180°C /小時(shí)速率升溫至925-940°C，保溫3-4小時(shí)；再以170_180°C /小時(shí)速率降溫至600-610°C，再以210-220°C /小時(shí)速率升溫至700-710°C，再以170_180°C /小時(shí)速率降溫至480-500°C，保溫70-80分鐘；再以170-180 V /小時(shí)速率降溫至220-230 °C,保溫2_3小時(shí)；再以210-220°C /小時(shí)速率升溫至330-350°C，再以150_160°C /小時(shí)速率降溫至200_210°C，再以180-190°C /小時(shí)速率升溫至535-550°C，保溫2_3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵閥用紅硬度高合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉30-40、硫酸鋁3-4、螢石5-6、氧化錳1_2、三聚磷酸鉀1-2、天青石粉2-3、秸桿灰燼1-2、玉石粉3-4、蒙脫石1_2、硝酸鈉3_4、氟化鈣1-2 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量2-3%的硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-550、1-2%的納米碳粉，混合均勻后，在8-15Mpa下壓制成還，然后，在900-950°C下煅燒3_4小時(shí),冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號(hào)】C22C38/58GK103643164SQ201310558319
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】孔華英 申請(qǐng)人:銅陵市肆得科技有限責(zé)任公司