一種泵用超耐磨高硬度合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種泵用超耐磨高硬度合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳2.2-2.4、硅0.3-0.4、錳1.7-1.9、鉻3.4-3.6、鎢5.7-6.2、釩0.7-0.9、鉬2.1-2.3、鈷0.5-0.7、鈦0.2-0.3、鎂1.3-1.5、鋁0.6-0.8、硼0.5-0.7、鈮0.04-0.06、釓0.1-0.15、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。本發(fā)明在高碳鋼的基礎(chǔ)上添加鎢、硼等元素，提高了合金的硬度和耐磨性能，通過使用釩、鈮等元素，增加了合金的熱強(qiáng)性能、韌性；本發(fā)明精煉劑使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級(jí)左右。本發(fā)明合金鋼適用于泵的葉輪、輸送管道、閥門等部件。
【專利說明】一種泵用超耐磨高硬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，尤其涉及一種泵用超耐磨高硬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用超耐磨高硬度合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有耐磨性好、強(qiáng)度高、硬度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種泵用超耐磨高硬度合金鋼材料，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 2.2-2.4、硅 0.3-0.4 、錳 1.7-1.9、鉻 3.4-3.6、鎢 5.7-6.2、釩 0.7-0.9、鑰
2.1-2.3、鈷 0.5-0.7、鈦 0.2-0.3、鎂 1.3-1.5、鋁 0.6-0.8、硼 0.5-0.7、鈮 0.04-0.06、釓
0.1-0.15、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
[0005]所述的泵用超耐磨高硬度合金鋼材料的生產(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、錳、鈮；(2)鎂、釩、釓；
(3)鉻、鑰、鈷；(4)其它剩余成分；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230_240°C /小時(shí)速率升溫至680-700°C，保溫60-80分鐘，再以160-170°C /小時(shí)速率降溫至500_520°C，再繼續(xù)以230_240°C /小時(shí)速率升溫至930-950°C，保溫4-5小時(shí)；再以140_160°C /小時(shí)速率降溫至600-620°C，再以250-270°C /小時(shí)速率升溫至740-750°C，保溫50-70分鐘，再以140_160°C /小時(shí)速率降溫至550-570°C，保溫60-80分鐘；再以110_120°C /小時(shí)速率降溫至300-310°C，保溫
2-3小時(shí)；再以140-150°C/小時(shí)速率升溫至430-450°C，再以110_130°C /小時(shí)速率降溫至220-230°C，再以140-150°C /小時(shí)速率升溫至510_520°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、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(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)明在高碳鋼的基礎(chǔ)上添加鎢、硼等元素，提高了合金的硬度和耐磨性能，通過使用釩、鈮等元素，增加了合金的熱強(qiáng)性能、韌性；并分次投放原料，合理控制鑄后熱處理溫度，得到的的合金鋼更具有優(yōu)異的耐磨性、硬度高、可塑性好的特點(diǎn)，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(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。本發(fā)明合金鋼用于泵的葉輪、輸送管道、閥門等部件，耐腐蝕、耐磨，使用壽命長(zhǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種泵用超耐磨高硬度合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 2.2-2.4、硅 0.3-0.4、錳 1.7-1.9、鉻 3.4-3.6、鎢 5.7-6.2、釩 0.7-0.9、鑰 2.1-2.3、鈷
0.5-0.7、鈦 0.2-0.3、鎂 1.3-1.5、鋁 0.6-0.8、硼 0.5-0.7、鈮 0.04-0.06、釓 0.1-0.15、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。
[0010]所述的泵用超耐磨高硬度合金 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(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、錳、鈮；(2)鎂、釩、釓；
(3)鉻、鑰、鈷；(4)其它剩余成分；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235°C /小時(shí)速率升溫至690°C，保溫70分鐘，再以165°C /小時(shí)速率降溫至510°C，再繼續(xù)以235°C /小時(shí)速率升溫至940°C，保溫4.5小時(shí)；再以150°C /小時(shí)速率降溫至610°C，再以260°C /小時(shí)速率升溫至745 V，保溫60分鐘，再以150°C /小時(shí)速率降溫至560°C，保溫70分鐘；再以115°C /小時(shí)速率降溫至305°C，保溫2.5小時(shí)；再以145°C /小時(shí)速率升溫至440°C，再以120°C /小時(shí)速率降溫至225°C，再以145°C /小時(shí)速率升溫至515°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、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1現(xiàn)?&下壓制成還，然后，在9301: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)明泵用超耐磨高硬度合金鋼材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1376MPa，屈服強(qiáng)度933MPa，延伸率13 %，斷面收縮率22.4%，沖擊吸收功52J，沖擊韌性63.1j/cm2，硬度295HB。
【權(quán)利要求】
1.一種泵用超耐磨高硬度合金鋼材料，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 2.2-2.4、硅 0.3-0.4、錳 1.7-1.9、鉻 3.4-3.6、鎢 5.7-6.2、釩 0.7-0.9、鑰2.1-2.3、鈷 0.5-0.7、鈦 0.2-0.3、鎂 1.3-1.5、鋁 0.6-0.8、硼 0.5-0.7、鈮 0.04-0.06、釓0.1-0.15、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵用超耐磨高硬度合金鋼材料的生產(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、錳、鈮；(2)鎂、釩、釓；(3)鉻、鑰、鈷；(4)其它剩余成分；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所述的泵用超耐磨高硬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230-240°C /小時(shí)速率升溫至680-700°C，保溫60-80分鐘，再以160-170°C /小時(shí)速率降溫至500-520°C，再繼續(xù)以230_240°C /小時(shí)速率升溫至930-950°C，保溫4-5小時(shí)；再以140_160°C /小時(shí)速率降溫至600_620°C，再以250-2700C /小時(shí)速率升溫至740-750°C，保溫50-70分鐘，再以140_160°C /小時(shí)速率降溫至550-570°C，保溫60-80分鐘；再以110_120°C /小時(shí)速率降溫至300_310°C，保溫2_3小時(shí)；再以140-150°C /小時(shí)速率升溫至430-450°C，再以110_130°C /小時(shí)速率降溫至220-230°C，再以140-150°C /小時(shí)速率升溫至510_520°C，保溫2_3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵用超耐磨高硬度合金鋼材料的生產(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(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號(hào)】C22C38/38GK103667944SQ201310564445
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)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(qǐng)人:安徽榮達(dá)閥門有限公司