一種泵閥用耐蝕耐磨耐高溫合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種泵閥用耐蝕耐磨耐高溫合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳0.3-0.5、硅0.5-0.8、錳8.2-8.4、鉻4.4-4.6、鉬1.9-2.1、鎳5.1-5.3、鈮0.8-1.0、鎂2.2-2.4、鋅4-5、硼0.02-0.04、鈦3.2-3.4、Be0.5-0.8、余量為鐵及其它不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明在低碳鋼的基礎(chǔ)上添加錳、硼、鎂等元素，形成的合金鋼具有極佳的耐腐蝕性、耐磨性、耐酸性強(qiáng)、硬度高的特點(diǎn)；本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級(jí)左右。本發(fā)明合金鋼用于泵閥，比普通不銹鋼耐酸泵壽命提高一倍以上。
【專利說明】一種泵閥用耐蝕耐磨耐高溫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耐蝕耐磨耐高溫合金鋼材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]合金鋼的發(fā)展已經(jīng)有100多年的歷史了，到目前為止，多種多樣的合金鋼在工業(yè)上被應(yīng)用，主要有以下類型:調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼、工具鋼、特殊性能鋼、耐熱鋼、低溫鋼等各種性能優(yōu)異的合金鋼。
[0003]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】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種泵閥用耐蝕耐磨耐高溫合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有耐腐蝕、耐酸、耐磨的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種泵閥用耐蝕耐磨耐高溫合金鋼材料，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 0.3-0.5、硅 0.5-0.8、錳 8.2-8.4、鉻 4.4-4.6、鑰 1.9-2.1、鎳 5.1-5.3、鈮
0.8-1.0、鎂 2.2-2.4、鋅 4-5、硼 0.02-0.04、鈦 3.2-3.4,Be0.5-0.8、余量為鐵及其它不可避免的雜質(zhì)。
[0006]所述的泵閥用耐蝕耐磨耐高溫合金鋼材料的生產(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、鉻、鎳；(2)錳、鑰、硼；
(3)鎂、鋅、Be ； (4)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為19-22分鐘，投料后攪拌均勻。
[0007]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200_220°C /小時(shí)速率升溫至630_650°C，再以130-150°C /小時(shí)速率降溫至490-510°C，再繼續(xù)以200_220°C /小時(shí)速率升溫至930-940°C，保溫3-4小時(shí)；再以150_160°C /小時(shí)速率降溫至640_650°C，再以200_220°C /小時(shí)速率升溫至740-750°C，再以150-160°C /小時(shí)速率降溫至570_590°C，保溫50-70分鐘；再以130-150°C /小時(shí)速率降溫至300-31 (TC，保溫2-3小時(shí);再以140_150°C /小時(shí)速率升溫至350-370°C，再以130-150°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520-540°C，保溫2-3小時(shí)，取出空冷即得。
[0008]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4白云石3-5、硫酸鈉3-5、氯化鋁 5-8、碳酸鉀 3-5、凹凸棒土 8-10、NaBF4 5-8、氯化鈉 3-5、Na2TiF6 8-10, NaF 5-8、石灰2-3、石英砂4-5、玉石粉3-4、蒙脫石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。
[0009]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明在低碳鋼的基礎(chǔ)上添加錳、硼、鎂等元素，原料配比合理，分次投放原料，合理控制鑄后熱處理溫度，形成的合金鋼具有極佳的耐腐蝕性、耐磨性、耐酸性強(qiáng)、硬度高的特點(diǎn)；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)明合金鋼用于泵閥，比普通不銹鋼耐酸泵壽命提高一倍以上。
【具體實(shí)施方式】
[0010]一種泵閥用耐蝕耐磨耐高溫合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳0.3-0.5、硅0.5-0.8、錳8.2-8.4、鉻4.4-4.6、鑰 1.9-2.1、鎳5.1-5.3、鈮0.8-1.0、鎂
2.2-2.4、鋅4-5、硼0.02-0.04、鈦3.2-3.4、Be0.5-0.8、余量為鐵及其它不可避免的雜質(zhì)。
[0011]所述的泵閥用耐蝕耐磨耐高溫合金鋼材料的生產(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、鉻、鎳；(2)錳、鑰、硼；
(3)鎂、鋅、Be ; (4)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為20分鐘，投料后攪拌均勻。
[0012]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以210°C /小時(shí)速率升溫至640°C，再以140°C /小時(shí)速率降溫至500°C，再繼續(xù)以210°C /小時(shí)速率升溫至935°C，保溫3.5小時(shí)；再以155°C /小時(shí)速率降溫至645°C，再以210°C /小時(shí)速率升溫至745°C，再以155°C /小時(shí)速率降溫至580°C，保溫60分鐘；再以140°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360°C，再以140°C /小時(shí)速率降溫至225°C，再以145°C /小時(shí)速率升溫至530°C，保溫2.5小時(shí)，取出空冷即得。
[0013]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白云石4、硫酸鈉
4、氯化招6、碳酸鉀4、凹凸棒土 9、NaBF4 7、氯化鈉4、似211?69、似？ 7、石灰2.5、石英砂4.6、玉石粉3.5、蒙脫石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150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12Mpa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190目粉末，即得。
[0014]本發(fā)明泵閥用耐蝕耐磨耐高溫合金鋼材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1355MPa，屈服強(qiáng)度963MPa，延伸率 14.3%，斷面收縮率24%，沖擊吸收功53J，沖擊韌性62.4J/cm2，硬度 291HB。
【權(quán)利要求】
1.一種泵閥用耐蝕耐磨耐高溫合金鋼材料，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 0.3-0.5、硅 0.5-0.8、錳 8.2-8.4、鉻 4.4-4.6、鑰 1.9-2.1、鎳 5.1-5.3、鈮0.8-1.0、鎂 2.2-2.4、鋅 4-5、硼 0.02-0.04、鈦 3.2-3.4,Be0.5-0.8、余量為鐵及其它不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵閥用耐蝕耐磨耐高溫合金鋼材料的生產(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、鉻、鎳；(2)錳、鑰、硼；(3)鎂、鋅、Be ； (4)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為19-22分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵閥用耐蝕耐磨耐高溫合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200-220°C /小時(shí)速率升溫至630-650°C，再以130-150°C /小時(shí)速率降溫至490-510°C，再繼續(xù)以200_220°C /小時(shí)速率升溫至930-940°C，保溫3-4小時(shí)；再以150_160°C /小時(shí)速率降溫至640_650°C，再以200_220°C /小時(shí)速率升溫至740-750°C，再以150-160°C /小時(shí)速率降溫至570_590°C，保溫50-70分鐘；再以130-150°C /小時(shí)速率降溫至300-31 (TC，保溫2-3小時(shí);再以140_150°C /小時(shí)速率升溫至350-370°C，再以130-150°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520-540°C，保溫2-3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2 所述的泵閥用耐蝕耐磨耐高溫合金鋼材料的生產(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白云石3-5、硫酸鈉3-5、氯化鋁5-8、碳酸鉀 3-5、凹凸棒土 8-10、NaBF4 5-8、氯化鈉 3_5、Na2TiF6 8-10,NaF 5-8、石灰 2-3、石英砂4-5、玉石粉3-4、蒙脫石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、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)】C22C38/58GK103667982SQ201310550221
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】張超 申請(qǐng)人:張超