一種泵葉輪用含鈧耐磨低碳鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種泵葉輪用含鈧耐磨低碳鋼材料，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1.2-1.4、錳2.7-3.1、硼0.5-0.7、鉻3.4-3.8、鈰0.12-0.16、釩0.02-0.04、鎢0.5-0.7、鈦0.3-0.5、Sc0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。本發(fā)明在低碳鋼的基礎(chǔ)上添加少量鈧及硼、鈰鎢等元素，得到的合金鋼具有極佳的耐磨性、硬度高、可塑性好的特點，并且耐腐蝕；使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過二次精煉，使品質(zhì)更穩(wěn)定均一。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右。本發(fā)明合金鋼用于泵的葉輪，使用壽命長。
【專利說明】一種泵葉輪用含鈧耐磨低碳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，尤其涉及一種泵葉輪用含鈧耐磨低碳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，在很多場合還不能滿足生產(chǎn)的要求，還需要進一步改進，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，為社會發(fā)展提供動力，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葉輪用含鈧耐磨低碳鋼材料及其制備方法，該合金材料具有耐磨性好、韌性好、強度高的優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種泵葉輪用含鈧耐磨低碳鋼材料，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 1.2-1.4、錳 2.7-3.1、硼 0.5-0.7、鉻 3.4-3.8、鈰 0.12-0.16、釩
0.02-0.04、鎢 0.5-0.7、鈦 0.3-0.5、Sc0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
[0005]所述的泵葉輪用含鈧耐磨低碳鋼材料的生產(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，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調(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為:(1)硅、錳、Sc;(2)鉻、鈰、釩；
(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為15-18分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以250_270°C /小時速率升溫至680_700°C，再以160-170°C /小時速率降溫至500-520°C，再繼續(xù)以250_270°C /小時速率升溫至930-950°C，保溫4-5小時；再以150_160°C /小時速率降溫至600_620°C，再以250_270°C /小時速率升溫至740-750°C，再以150-160°C /小時速率降溫至570_590°C，保溫50-70分鐘；再以110-120°C /小時速率降溫至300-31 (TC，保溫2-3小時;再以140_150°C /小時速率升溫至430-450°C，再以110-130°C /小時速率降溫至220-230°C，再以140_150°C /小時速率升溫至510-520°C，保溫2-3小時，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、電石粉3-4、鎂粉3-4、氧化鋅2-3、二氧化鈦1-2、偏磷酸鈉2-3、高嶺土粉5-6、氮化鋁粉1_2、氟化鋯1_2、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、氟化鈣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ΚΗ-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，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)明在低碳鋼的基礎(chǔ)上添加少量鈧及硼、鈰鎢等元素，并分次投放原料，合理控制鑄后熱處理溫度，得到的的合金鋼具有極佳的耐磨性、硬度高、可塑性好的特點，并且耐腐蝕；使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過二次精煉，使品質(zhì)更穩(wěn)定均一。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級左右。本發(fā)明合金鋼用于泵的葉輪，耐腐蝕、耐磨，使用壽命長。
【具體實施方式】
[0009]一種泵葉輪用含鈧耐磨低碳鋼材料，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 1.2-1.4、錳 2.7-3.1、硼 0.5-0.7、鉻 3.4-3.8、鈰 0.12-0.16、釩 0.02-0.04、鎢 0.5-0.7、鈦 0.3-0.5、Sc0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
[0010]所述的泵葉輪用含鈧耐磨低碳鋼材料的生產(chǎn)方法為:
(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，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調(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為:(1)硅、錳、Sc;(2)鉻、鈰、釩；
(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為17分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以260°C/小時速率升溫至690°C，再以165°C/小時速率降溫至510°C，再繼續(xù)以260°C /小時速率升溫至940°C，保溫4.5小時；再以155°C /小時速率降溫至610°C，再以260°C /小時速率升溫至745°C，再以155°C /小時速率降溫至580°C，保溫60分鐘；再以115°C /小時速率降溫至305°C，保溫2.5小時；再以145°C /小時速率升溫至440°C，再以120°C /小時速率降溫至225°C，再以145°C /小時速率升溫至515°C，保溫2.5小時，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、電石粉3.5、鎂粉
3.5、氧化鋅2.5、二氧化鈦1.5、偏磷酸鈉2.5、高嶺土粉5.5、氮化鋁粉1.5、氟化鋯1.5、玉石粉3.5、蒙脫石1.6、氟化鈣2.4 ;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3.4小時，冷卻后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0013]本發(fā)明泵葉輪用含鈧耐磨低碳鋼材料的機械性能為:拉伸強度1324MPa，屈服強度933MPa，延伸率14.7 %，斷面收縮率25.8 %，沖擊吸收功53.9J，沖擊韌性64.4J/cm2，硬度 288HB。
【權(quán)利要求】
1.一種泵葉輪用含鈧耐磨低碳鋼材料，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 1.2-1.4、錳 2.7-3.1、硼 0.5-0.7、鉻 3.4-3.8、鈰 0.12-0.16、釩0.02-0.04、鎢 0.5-0.7、鈦 0.3-0.5、Sc0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵葉輪用含鈧耐磨低碳鋼材料的生產(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，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調(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為:(1)硅、錳、Sc;(2)鉻、鈰、釩；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為15-18分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵葉輪用含鈧耐磨低碳鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以250-270°C/小時速率升溫至680-700°C，再以160_170°C /小時速率降溫至500-520°C，再繼續(xù)以250-270°C /小時速率升溫至930_950°C，保溫4-5小時；再以150-160°C /小時速率降溫至600-620°C，再以250_270°C /小時速率升溫至740-750°C，再以150-160°C /小時速率降溫至570_590°C，保溫50-70分鐘；再以110-120°C /小時速率降溫至300-31 (TC，保溫2-3小時；再以140_150°C /小時速率升溫至430-450°C，再以110-130°C /小時速率降溫至220_230°C，再以140_150°C /小時速率升溫至510-520 V，保溫2-3小時，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵葉輪用含鈧耐磨低碳鋼材料的生產(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3-4、電石粉3-4、鎂粉3-4、氧化鋅2-3、二氧化鈦1-2、偏磷酸鈉2-3、高嶺土粉5-6、氮化鋁粉1-2、氟化鋯1_2、玉石粉3_4、蒙脫石1-2、氟化鈣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，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號】C22C38/38GK103667943SQ201310564387
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】胡光榮 申請人:安徽榮達(dá)閥門有限公司