CN103643137A - 一种大型泵轴承用合金钢材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种大型泵轴承用合金钢材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳2.5-3.5、硅1.2-1.5、锰4.6-5.1、铬3.8-4.2、钛1.4-1.6、硼1.2-1.5、Mo0.3-0.5、Lu0.08-0.12、S≤0.05、P≤0.05、余量为铁。本发明提供的合金钢通过使用Lu、硼、Mo等元素,具有高的硬度、耐磨性好、耐冲击的特点,还具有较高的疲劳强度,且铸造性能好。本发明合金钢适用于大型泵的轴承,不易损坏,安全系数高。本发明使用部分废铁作为原料,并经过二次精炼,合理控制铸后热处理温度,分批投放原料,使合金品质更稳定均一,提高综合力学性能。本发明精炼剂用于铸造生产,明显提高成品率。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料制备领域,尤其涉及一种大型泵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大型泵轴承用合金钢材料及其制备方法,该合金材料具有高硬度、耐冲击、耐磨的优点。
本发明的技术方案如下:
一种大型泵轴承用合金钢材料,其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳2.5-3.5、硅1.2-1.5、锰4.6-5.1、铬3.8-4.2、钛1.4-1.6、硼1.2-1.5、Mo0.3-0.5、Lu0.08-0.12、S≤0.05、P≤0.05、余量为铁。
所述的大型泵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1:0.5-1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、铬、lu;(2)锰、Mo;(3)其他剩余成分;各批次投入元素的时间间隔为22-25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500-510℃,保温60-70分钟,再以200-210℃/小时速率升温至700-710℃,再以150-160℃/小时速率降温至600-610℃,再以200-210℃/小时速率升温至930-940℃,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700-710℃,再以150-160℃/小时速率降温至480-500℃,保温70-80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330-350℃,保温40-50分钟,再以200-210℃/小时速率升温至530-545℃,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30-40、硫酸铝3-4、萤石5-6、氧化锰1-2、三聚磷酸钾1-2、天青石粉2-3、秸秆灰烬1-2、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、硝酸钠3-4、氟化钙1-2;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
本发明提供的合金钢通过使用Lu、硼、Mo等元素,具有高的硬度、耐磨性好、耐冲击的特点,还具有较高的疲劳强度,且铸造性能好。本发明合金钢适用于大型泵的轴承,不易损坏,安全系数高。本发明使用部分废铁作为原料,并经过二次精炼,合理控制铸后热处理温度,分批投放原料,使合金品质更稳定均一,提高综合力学性能。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
一种大型泵轴承用合金钢材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳2.5-3.5、硅1.2-1.5、锰4.6-5.1、铬3.8-4.2、钛1.4-1.6、硼1.2-1.5、Mo0.3-0.5、Lu0.08-0.12、S≤0.05、P≤0.05、余量为铁。
所述的大型泵轴承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、铬、lu;(2)锰、Mo;(3)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205℃/小时速率升温至505℃,保温60-70分钟,再以205℃/小时速率升温至705℃,再以155℃/小时速率降温至605℃,再以205℃/小时速率升温至935℃,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705℃,再以155℃/小时速率降温至490℃,保温75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340℃,保温45分钟,再以205℃/小时速率升温至536℃,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35、硫酸铝3.4、萤石5.5、氧化锰1.5、三聚磷酸钾1.5、天青石粉2.5、秸秆灰烬1.5、玉石粉3.5、蒙脱石1.5、硝酸钠3.5、氟化钙1.5;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170目粉末;将所得粉末加入相当于粉末重量3%的硅烷偶联剂KH-550、2%的纳米碳粉,混合均匀后,在13Mpa下压制成坯,然后,在930℃下煅烧3.4小时,冷却后,再粉碎成200目粉末,即得。
本发明大型泵轴承用合金钢材料的机械性能为:拉伸强度1380MPa,屈服强度971MPa,延伸率12%,断面收缩率21%,冲击吸收功54J,冲击韧性58J/cm2,硬度285HB。
Claims (4)
1.一种大型泵轴承用合金钢材料,其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳2.5-3.5、硅1.2-1.5、锰4.6-5.1、铬3.8-4.2、钛1.4-1.6、硼1.2-1.5、Mo0.3-0.5、Lu0.08-0.12、S≤0.05、P≤0.05、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的大型泵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1:0.5-1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、铬、lu;(2)锰、Mo;(3)其他剩余成分;各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟,投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的大型泵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200-210℃/小时速率升温至500-510℃,保温60-70分钟,再以200-210℃/小时速率升温至700-710℃,再以150-160℃/小时速率降温至600-610℃,再以200-210℃/小时速率升温至930-940℃,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700-710℃,再以150-160℃/小时速率降温至480-500℃,保温70-80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330-350℃,保温40-50分钟,再以200-210℃/小时速率升温至530-545℃,保温2-3小时,取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的大型泵轴承用合金钢材料的生产方法,其特征在于:所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉30-40、硫酸铝3-4、萤石5-6、氧化锰1-2、三聚磷酸钾1-2、天青石粉2-3、秸秆灰烬1-2、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、硝酸钠3-4、氟化钙1-2;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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