CN103643164A - 一种泵阀用红硬度高合金钢材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种泵阀用红硬度高合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.4、硅0.6-0.9、锰1.7-1.9、钼2.1-2.4、铬1.6-1.8、钒0.02-0.04、镍0.02-0.05、铌0.1-0.15、Ta 0.04-0.06、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。本发明合金钢不仅具有高的硬度，红硬性好，而且还具有较好的韧性，耐磨性能好。本发明使用部分废铁作为原料，并经过二次精炼，提高综合力学性能。本发明合金钢适用于高温下作业的泵轴、管道、阀门等磨损率高的零件。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，氧化夹杂物在2级左右。

Description

一种泵阀用红硬度高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，尤其涉及一种泵阀用红硬度高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泵阀用红硬度高合金钢材料及其制备方法，该合金材料具有高硬度、红硬性好、耐冲击、耐磨的优点。
本发明的技术方案如下：
一种泵阀用红硬度高合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.4、硅0.6-0.9、锰1.7-1.9、钼2.1-2.4、铬1.6-1.8、钒0.02-0.04、镍0.02-0.05、铌0.1-0.15、Ta0.04-0.06 、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
所述的泵阀用红硬度高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、镍、铬；（2）锰、钒；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23-26分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以210-220℃/小时速率升温至500-510℃，保温60-70分钟，再以210-220℃/小时速率升温至700-710℃，保温60-70分钟，再以170-180℃/小时速率升温至925-940℃，保温3-4小时；再以170-180℃/小时速率降温至600-610℃，再以210-220℃/小时速率升温至700-710℃，再以170-180℃/小时速率降温至480-500℃，保温70-80分钟；再以170-180℃/小时速率降温至220-230℃，保温2-3小时；再以210-220℃/小时速率升温至330-350℃，再以150-160℃/小时速率降温至200-210℃，再以180-190℃/小时速率升温至535-550℃，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
本发明合金钢不仅具有高的硬度，红硬性好，而且还具有较好的韧性，耐磨性能好。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。本发明合金钢适用于高温下作业的泵轴、管道、阀门等磨损率高的零件。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
一种泵阀用红硬度高合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.4、硅0.6-0.9、锰1.7-1.9、钼2.1-2.4、铬1.6-1.8、钒0.02-0.04、镍0.02-0.05、铌0.1-0.15、Ta0.04-0.06 、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
所述的泵阀用红硬度高合金钢材料的生产方法如下：
（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、镍、铬；（2）锰、钒；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为25分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以215℃/小时速率升温至505℃，保温65分钟，再以215℃/小时速率升温至705℃，保温65分钟，再以175℃/小时速率升温至930℃，保温3.5小时；再以175℃/小时速率降温至605℃，再以215℃/小时速率升温至705℃，再以175℃/小时速率降温至490℃，保温76分钟；再以176℃/小时速率降温至225℃，保温2.4小时；再以215℃/小时速率升温至340℃，再以155℃/小时速率降温至205℃，再以185℃/小时速率升温至535-550℃，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。
本发明泵阀用红硬度高合金钢材料的机械性能为：拉伸强度1190MPa，屈服强度925MPa，延伸率15.8％，断面收缩率31％，冲击吸收功54J，冲击韧性64J/cm2，硬度278HB。

Claims (4)

1.一种泵阀用红硬度高合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.4、硅0.6-0.9、锰1.7-1.9、钼2.1-2.4、铬1.6-1.8、钒0.02-0.04、镍0.02-0.05、铌0.1-0.15、Ta0.04-0.06 、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
2. 根据权利要求1所述的泵阀用红硬度高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、镍、铬；（2）锰、钒；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23-26分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的泵阀用红硬度高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210-220℃/小时速率升温至500-510℃，保温60-70分钟，再以210-220℃/小时速率升温至700-710℃，保温60-70分钟，再以170-180℃/小时速率升温至925-940℃，保温3-4小时；再以170-180℃/小时速率降温至600-610℃，再以210-220℃/小时速率升温至700-710℃，再以170-180℃/小时速率降温至480-500℃，保温70-80分钟；再以170-180℃/小时速率降温至220-230℃，保温2-3小时；再以210-220℃/小时速率升温至330-350℃，再以150-160℃/小时速率降温至200-210℃，再以180-190℃/小时速率升温至535-550℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的泵阀用红硬度高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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