CN103614656A - 一种高钒轴承用合金钢材料及其制备方法 - Google Patents

一种高钒轴承用合金钢材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种高钒轴承用合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳2.0-2.3、硅0.2-0.3、锰0.9-1.4、铬2.7-3.1、钼2.2-2.4、镍0.7-0.9、铌0.2-0.4、钒3-4、Yb0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。本发明通过使用钒、稀土元素等元素，再经分次投放原料，合理控制铸后热处理温度，形成的合金具有高强度、高硬度、耐冲击、耐腐蚀、耐磨、热强高的特点；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。本发明合金钢适用于泵车轴承等部件，使用寿命长。

Description

一种高钒轴承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，尤其涉及一种高钒轴承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高钒轴承用合金钢材料及其制备方法，该合金材料具有硬度高、耐磨性好、抗疲劳、耐腐蚀的优点。
本发明的技术方案如下：
一种高钒轴承用合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳2.0-2.3、硅0.2-0.3、锰0.9-1.4、铬2.7-3.1、钼2.2-2.4、镍0.7-0.9、铌0.2-0.4、钒3-4、Yb0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
所述的高钒轴承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1：1-2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）镍、钼；（3）铬、铌；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为20-25分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以170-180℃/小时速率升温至500-510℃，再以160-170℃/小时速率降温至400-410℃，再以170-180℃/小时速率升温至650-660℃，保温60-70分钟，再以170-180℃/小时速率升温至930-945℃，保温3-4小时；再以160-170℃/小时速率降温至600-610℃，再以170-180℃/小时速率升温至710-730℃，再以160-170℃/小时速率降温至500-510℃，保温60-80分钟；再以160-170℃/小时速率降温至200-220℃，保温2-3小时；再以170-180℃/小时速率升温至300-310℃，保温40-60分钟，再以170-180℃/小时速率升温至540-550℃，保温2-3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3-4、氧化锌1-2、铝粉1-2、硝酸钠3-5、白云石粉3-4、高岭土2-3、氟化锆1-2、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、氟硅酸钠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
本发明通过使用钒、稀土元素等元素，再经分次投放原料，合理控制铸后热处理温度，形成的合金具有高强度、高硬度、耐冲击、耐腐蚀、耐磨、热强高的特点；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。本发明合金钢适用于泵车轴承等部件，使用寿命长。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
一种高钒轴承用合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳2.0-2.3、硅0.2-0.3、锰0.9-1.4、铬2.7-3.1、钼2.2-2.4、镍0.7-0.9、铌0.2-0.4、钒3-4、Yb0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
所述的高钒轴承用合金钢材料的生产方法为：
（1）、准备生铁与废铁按1：1.5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）镍、钼；（3）铬、铌；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以175℃/小时速率升温至505℃，再以165℃/小时速率降温至405℃，再以175℃/小时速率升温至655℃，保温65分钟，再以175℃/小时速率升温至935℃，保温3.5小时；再以165℃/小时速率降温至605℃，再以175℃/小时速率升温至720℃，再以165℃/小时速率降温至505℃，保温70分钟；再以165℃/小时速率降温至210℃，保温2.5小时；再以175℃/小时速率升温至305℃，保温50分钟，再以175℃/小时速率升温至545℃，保温2.5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3.5、氧化锌1.5、铝粉1.5、硝酸钠4、白云石粉3.5、高岭土2.5氟化锆1.5、玉石粉3.5、蒙脱石1.5、氟硅酸钠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11Mpa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。
本发明高钒轴承用合金钢材料的机械性能为：拉伸强度1341MPa，屈服强度974MPa，延伸率12.1％，断面收缩率21％，冲击吸收功54J，冲击韧性60J/cm2，硬度297HB。

Claims (4)

1.一种高钒轴承用合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳2.0-2.3、硅0.2-0.3、锰0.9-1.4、铬2.7-3.1、钼2.2-2.4、镍0.7-0.9、铌0.2-0.4、钒3-4、Yb0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的高钒轴承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1：1-2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）镍、钼；（3）铬、铌；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为20-25分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的高钒轴承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170-180℃/小时速率升温至500-510℃，再以160-170℃/小时速率降温至400-410℃，再以170-180℃/小时速率升温至650-660℃，保温60-70分钟，再以170-180℃/小时速率升温至930-945℃，保温3-4小时；再以160-170℃/小时速率降温至600-610℃，再以170-180℃/小时速率升温至710-730℃，再以160-170℃/小时速率降温至500-510℃，保温60-80分钟；再以160-170℃/小时速率降温至200-220℃，保温2-3小时；再以170-180℃/小时速率升温至300-310℃，保温40-60分钟，再以170-180℃/小时速率升温至540-550℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的高钒轴承用合金钢材料的生产方法，其特征在于：工具钢粉3-4、氧化锌1-2、铝粉1-2、硝酸钠3-5、白云石粉3-4、高岭土2-3、氟化锆1-2、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、氟硅酸钠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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