CN103614645A - 一种防冷脆性泵车用合金钢材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种防冷脆性泵车用合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.25-0.4、硅1.2-1.5、锰2.6-2.8、铬3.0-3.3、铈0.4-0.6、钒0.12-0.17、钛1.2-1.4、Ga0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。本发明通过使用钛、Ga、铈等元素，得到的合金钢耐冷脆性好、硬度高、耐磨性好、强韧性好、可塑性好、耐腐蚀性好，适用于低温、强磨损环境中工作，如用于低温作业的泵车罐体、输送管，使用寿命比普通材料长35%；本发明使用部分废铁作为原料，并经过二次精炼，使品质更稳定均一。本发明精炼剂用于铸造生产，铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右。

Description

一种防冷脆性泵车用合金钢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料制备领域，尤其涉及一种防冷脆性泵车用合金钢材料及其制备方法。
背景技术
泵阀工作的环境多样，恶劣，对材质的要求很高，目前泵阀用的合金钢有多种多样，技术有很大进步，但是仍有很多问题存在，如耐磨性、硬度、防锈性能、耐腐蚀性能、耐高低温性能、脆性、韧性等，在很多场合还不能满足生产的要求，还需要进一步改进，以提高生产效率，降低成本，提高安全性，为高精尖技术发展提供保障，为社会发展提供动力，任务还很艰巨。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防冷脆性泵车用合金钢材料及其制备方法，该合金材料具有硬度高、极其耐磨、耐冲击的优点。
本发明的技术方案如下：
一种防冷脆性泵车用合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.25-0.4、硅1.2-1.5、锰2.6-2.8、铬3.0-3.3、铈0.4-0.6、钒0.12-0.17、钛1.2-1.4、Ga0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
所述的防冷脆性泵车用合金钢材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.5-1比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）硅、锰；（2）铬、铈、Ga；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23-25分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以200-210℃/小时速率升温至460-470℃，保温70-90分钟，再以200-210℃/小时速率升温至750-760℃，保温70-90分钟，再以200-210℃/小时速率升温至930-945℃，保温3-4小时；再以150-160℃/小时速率降温至600-610℃，再以200-210℃/小时速率升温至710-730℃，再以150-160℃/小时速率降温至500-510℃，保温60-80分钟；再以150-160℃/小时速率降温至220-230℃，保温2-3小时；再以200-210℃/小时速率升温至300-310℃，再以150-160℃/小时速率降温至200-210℃，再以200-210℃/小时速率升温至530-540℃，保温2-3.5小时，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：工具钢粉30-34、竹炭3-5、柠檬酸2-3、氧化钙4-5、天然硅灰石2-3、纳米二氧化钛1-2、四氧化三铁3-4、磷酸二氢钾2-3、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、硝酸钠3-4、硝酸钾2-3；制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2-3%的硅烷偶联剂KH-550、1-2%的纳米碳粉，混合均匀后，在8-15Mpa下压制成坯，然后，在900-950℃下煅烧3-4小时，冷却后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
本发明的有益效果
本发明通过使用钛、Ga、铈等元素，合理设置原料配比，分批投放原料，合理控制铸后处理温度，得到的合金钢耐冷脆性好、硬度高、耐磨性好、强韧性好、可塑性好、耐腐蚀性好,适用于低温、强磨损环境中工作，如用于低温作业的泵车罐体、输送管，使用寿命比普通材料长35%；本发明使用部分废铁作为原料，并经过二次精炼，使品质更稳定均一。本发明精炼剂用于铸造生产，明显提高成品率，特别是铸件中的气孔度降低1-2度，不会在铸件表面产生气孔，夹杂氧化物也明显降低，氧化夹杂物在2级左右。
具体实施方式
一种防冷脆性泵车用合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.25-0.4、硅1.2-1.5、锰2.6-2.8、铬3.0-3.3、铈0.4-0.6、钒0.12-0.17、钛1.2-1.4、Ga0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
所述的防冷脆性泵车用合金钢材料的生产方法为：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.7比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）硅、锰；（2）铬、铈、Ga；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为24分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以205℃/小时速率升温至465℃，保温80分钟，再以205℃/小时速率升温至755℃，保温80分钟，再以205℃/小时速率升温至938℃，保温3.5小时；再以155℃/小时速率降温至605℃，再以205℃/小时速率升温至720℃，再以155℃/小时速率降温至505℃，保温70分钟；再以155℃/小时速率降温至225℃，保温2.5小时；再以205℃/小时速率升温至305℃，再以155℃/小时速率降温至205℃，再以205℃/小时速率升温至535℃，保温3小时，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成：工具钢粉32、竹炭4、柠檬酸2.5、氧化钙4.5、天然硅灰石2.5、纳米二氧化钛1.5、四氧化三铁3.5、磷酸二氢钾2.5、玉石粉3.5、蒙脱石1.5、硝酸钠3.5、硝酸钾2.5；制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成150目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2.5%的硅烷偶联剂KH-550、1.5%的纳米碳粉，混合均匀后，在12Mpa下压制成坯，然后，在930℃下煅烧3.5小时，冷却后，再粉碎成200目粉末，即得。
本发明防冷脆性泵车用合金钢材料的机械性能为：拉伸强度1189MPa，屈服强度933MPa，延伸率14.5％，断面收缩率28.6％，冲击吸收功55J，冲击韧性64J/cm2，硬度265HB。

Claims (4)

1.一种防冷脆性泵车用合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.25-0.4、硅1.2-1.5、锰2.6-2.8、铬3.0-3.3、铈0.4-0.6、钒0.12-0.17、钛1.2-1.4、Ga0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的防冷脆性泵车用合金钢材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：0.5-1比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）硅、锰；（2）铬、铈、Ga；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23-25分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的防冷脆性泵车用合金钢材料的生产方法，其特征在于：所述的铸后热处理是：先由室温以200-210℃/小时速率升温至460-470℃，保温70-90分钟，再以200-210℃/小时速率升温至750-760℃，保温70-90分钟，再以200-210℃/小时速率升温至930-945℃，保温3-4小时；再以150-160℃/小时速率降温至600-610℃，再以200-210℃/小时速率升温至710-730℃，再以150-160℃/小时速率降温至500-510℃，保温60-80分钟；再以150-160℃/小时速率降温至220-230℃，保温2-3小时；再以200-210℃/小时速率升温至300-310℃，再以150-160℃/小时速率降温至200-210℃，再以200-210℃/小时速率升温至530-540℃，保温2-3.5小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的防冷脆性泵车用合金钢材料的生产方法，其特征在于：工具钢粉30-34、竹炭3-5、柠檬酸2-3、氧化钙4-5、天然硅灰石2-3、纳米二氧化钛1-2、四氧化三铁3-4、磷酸二氢钾2-3、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、硝酸钠3-4、硝酸钾2-3；制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2-3%的硅烷偶联剂KH-550、1-2%的纳米碳粉，混合均匀后，在8-15Mpa下压制成坯，然后，在900-950℃下煅烧3-4小时，冷却后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
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