一種泵閥用高屈服強(qiáng)度合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種泵閥用高屈服強(qiáng)度合金鋼材料，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1.3-1.5、錳2.7-2.9、鎳1.0-1.2、鉻1.1-1.4、鉬0.6-0.8、Ta0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。本發(fā)明通過(guò)使用硅、鉬、鉭等元素，通過(guò)分次投放原料，合理控制鑄后熱處理溫度，形成的合金具有高屈服強(qiáng)度、耐沖擊、硬度高、耐腐蝕的特點(diǎn)；使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過(guò)二次精煉，使品更穩(wěn)定均一。本發(fā)明合金鋼適用于水泵閥門(mén)、軸承、泵殼等。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，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級(jí)左右。
【專利說(shuō)明】一種泵閥用高屈服強(qiáng)度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高屈服強(qiáng)度合金鋼材料及其制備方法。
【背景技術(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(wèn)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高屈服強(qiáng)度合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有高屈服強(qiáng)度、耐沖擊、硬度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種泵閥用高屈服強(qiáng)度合金鋼材料，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 1.3-1.5、錳 2.7-2.9、鎳 1.0-1.2、鉻 1.1-1.4、鑰 0.6-0.8、Ta0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
[0005]所述的泵閥用高屈服強(qiáng)度合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(I)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:0.5-1比例作為鐵基質(zhì)來(lái)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(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、錳、Ta ; (2 )鎳、鑰、鉻；各批次投入元素的時(shí)間間隔為24-27分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180_190°C /小時(shí)速率升溫至500-510°C，再以160-1700C /小時(shí)速率降溫至400-410°C，再以180_190°C /小時(shí)速率升溫至650_660°C，保溫60-70分鐘，再以200-210 °C /小時(shí)速率升溫至920-935 °C，保溫3_4小時(shí)；再以160-170°C /小時(shí)速率降溫至600-610°C，再以180_200°C /小時(shí)速率升溫至710_730°C，再以160-170°C /小時(shí)速率降溫至500-51 (TC，保溫60-80分鐘；再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至200-210°C，保溫2-3小時(shí)；再以190-200°C /小時(shí)速率升溫至300-310°C，保溫40-60分鐘，再以190-200°C /小時(shí)速率升溫至520-535°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3-4、氧化鋅1-2、鋁粉1-2、硝酸鈉3-5、白云石粉3-4、高嶺土 2-3、氟化鋯1-2、玉石粉3-4、蒙脫石1_2、氟硅酸鈉2_3 ；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)明通過(guò)使用硅、鑰、鉭等元素，通過(guò)分次投放原料，合理控制鑄后熱處理溫度，形成的合金具有高屈服強(qiáng)度、耐沖擊、硬度高、耐腐蝕的特點(diǎn)；使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過(guò)二次精煉，使品更穩(wěn)定均一。本發(fā)明合金鋼適用于水泵閥門(mén)、軸承、泵殼等。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]一種泵閥用高屈服強(qiáng)度合金鋼材料，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 1.3-1.5、錳 2.7-2.9、鎳 1.0-1.2、鉻 1.1-1.4、鑰 0.6-0.8、Ta0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。
[0010]所述的泵閥用高屈服強(qiáng)度合金鋼材料的生產(chǎn)方法如下:
(I)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:0.8比例作為鐵基質(zhì)來(lái)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(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、錳、Ta ; (2 )鎳、鑰、鉻；各批次投入元素的時(shí)間間隔為26分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以185°C /小時(shí)速率升溫至505°C，再以165°C /小時(shí)速率降溫至405°C，再以185°C /小時(shí)速率升溫至655°C，保溫65分鐘，再以205°C /小時(shí)速率升溫至925°C，保溫3.5小時(shí)；再以165°C /小時(shí)速率降溫至605°C，再以190°C /小時(shí)速率升溫至72 0°C，再以165°C /小時(shí)速率降溫至505°C，保溫70分鐘；再以165°C /小時(shí)速率降溫至205°C，保溫2.5小時(shí)；再以195°C /小時(shí)速率升溫至305°C，保溫50分鐘，再以1950C /小時(shí)速率升溫至525°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3.5、氧化鋅1.5、鋁粉
1.5、硝酸鈉4、白云石粉3.5、高嶺土 2.5氟化鋯1.5、玉石粉3.5、蒙脫石1.5、氟硅酸鈉2.5 ；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150目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量2.5%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550U.5%的納米碳粉，混合均勻后，在IlMpa下壓制成還，然后，在930°C下煅燒3.5小時(shí)，冷卻后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0013]本發(fā)明泵閥用高屈服強(qiáng)度合金鋼材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1241MPa，屈服強(qiáng)度973MPa，延伸率15.1 %，斷面收縮率24.1 %，沖擊吸收功53.8J，沖擊韌性64.2J/cm2，硬度 259 HB0
【權(quán)利要求】
1.一種泵閥用高屈服強(qiáng)度合金鋼材料，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 1.3-1.5、錳 2.7-2.9、鎳 1.0-1.2、鉻 1.1-1.4、鑰 0.6-0.8、Ta0.04-0.07、S ≤ 0.04、P≤ 0.04、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵閥用高屈服強(qiáng)度合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (I)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:0.5-1比例作為鐵基質(zhì)來(lái)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(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、錳、Ta ; (2 )鎳、鑰、鉻；各批次投入元素的時(shí)間間隔為24-27分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵閥用高屈服強(qiáng)度合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180-190°C/小時(shí)速率升溫至500-510°C，再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至400-410°C，再以180-190°C /小時(shí)速率升溫至650_660°C，保溫60-70分鐘，再以200-210°C /小時(shí)速率升溫至920-935°C，保溫3-4小時(shí)；再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至600-610°C，再以180-200°C /小時(shí)速率升溫至710_730°C，再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至500-51 (TC，保溫60-80分鐘；再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至200-21 (TC，保溫2-3小時(shí)；再以190-200 °C /小時(shí)速率升溫至300-310 °C，保溫40-60分鐘，再以190-2000C /小時(shí)速率升溫至520-535°C，保溫2_3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵閥用高屈服強(qiáng)度合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:工具鋼粉3-4、氧化鋅1-2、鋁粉1-2、硝酸鈉3-5、白云石粉3-4、高嶺土 2_3、氟化鋯1_2、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、氟硅酸鈉2-3 ;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、l-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。
【文檔編號(hào)】C21C7/04GK103614660SQ201310506161
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】吳壽濤 申請(qǐng)人:銅陵市經(jīng)緯流體科技有限公司