CN103667982A - 一种泵阀用耐蚀耐磨耐高温合金钢材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种泵阀用耐蚀耐磨耐高温合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.3-0.5、硅0.5-0.8、锰8.2-8.4、铬4.4-4.6、钼1.9-2.1、镍5.1-5.3、铌0.8-1.0、镁2.2-2.4、锌4-5、硼0.02-0.04、钛3.2-3.4、Be0.5-0.8、余量为铁及其它不可避免的杂质。本发明在低碳钢的基础上添加锰、硼、镁等元素，形成的合金钢具有极佳的耐腐蚀性、耐磨性、耐酸性强、硬度高的特点；本发明精炼剂用于铸造生产，气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右。本发明合金钢用于泵阀，比普通不锈钢耐酸泵寿命提高一倍以上。

Description

一种泵阀用耐蚀耐磨耐高温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耐蚀耐磨耐高温合金钢材料及其制备方法。
背景技术
合金钢的发展已经有100多年的历史了，到目前为止，多种多样的合金钢在工业上被应用，主要有以下类型：调质钢 、弹簧钢 、滚动轴承钢 、工具钢、特殊性能钢、耐热钢、低温钢等各种性能优异的合金钢。
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耐蚀耐磨耐高温合金钢材料及其制备方法，该合金材料具有耐腐蚀、耐酸、耐磨的优点。
本发明的技术方案如下：
一种泵阀用耐蚀耐磨耐高温合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.3-0.5、硅0.5-0.8、锰8.2-8.4、铬4.4-4.6、钼1.9-2.1、镍5.1-5.3、铌0.8-1.0、镁2.2-2.4、锌4-5、硼0.02-0.04、钛3.2-3.4、Be0.5-0.8、余量为铁及其它不可避免的杂质。
所述的泵阀用耐蚀耐磨耐高温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、铬、镍；（2）锰、钼、硼；（3）镁、锌、Be；（4）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为19-22分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以200-220℃/小时速率升温至630-650℃，再以130-150℃/小时速率降温至490-510℃，再继续以200-220℃/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640-650℃，再以200-220℃/小时速率升温至740-750℃，再以150-160℃/小时速率降温至570-590℃，保温50-70分钟；再以130-150℃/小时速率降温至300-310℃，保温2-3小时；再以140-150℃/小时速率升温至350-370℃，再以130-150℃/小时速率降温至220-230℃，再以140-150℃/小时速率升温至520-540℃，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白云石3-5、硫酸钠3-5、氯化铝5-8、碳酸钾3-5、凹凸棒土8-10、NaBF4 5-8、氯化钠3-5、Na2TiF6 8-10、NaF 5-8、石灰2-3、石英砂4-5、玉石粉3-4、蒙脱石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
本发明在低碳钢的基础上添加锰、硼、镁等元素，原料配比合理，分次投放原料，合理控制铸后热处理温度，形成的合金钢具有极佳的耐腐蚀性、耐磨性、耐酸性强、硬度高的特点；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。本发明合金钢用于泵阀，比普通不锈钢耐酸泵寿命提高一倍以上。
具体实施方式
一种泵阀用耐蚀耐磨耐高温合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.3-0.5、硅0.5-0.8、锰8.2-8.4、铬4.4-4.6、钼1.9-2.1、镍5.1-5.3、铌0.8-1.0、镁2.2-2.4、锌4-5、硼0.02-0.04、钛3.2-3.4、Be0.5-0.8、余量为铁及其它不可避免的杂质。
所述的泵阀用耐蚀耐磨耐高温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、铬、镍；（2）锰、钼、硼；（3）镁、锌、Be；（4）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为20分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以210℃/小时速率升温至640℃，再以140℃/小时速率降温至500℃，再继续以210℃/小时速率升温至935℃，保温3.5小时；再以155℃/小时速率降温至645℃，再以210℃/小时速率升温至745℃，再以155℃/小时速率降温至580℃，保温60分钟；再以140℃/小时速率降温至305℃，保温2.5小时；再以145℃/小时速率升温至360℃，再以140℃/小时速率降温至225℃，再以145℃/小时速率升温至530℃，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白云石4、硫酸钠4、氯化铝6、碳酸钾4、凹凸棒土9、NaBF4 7、氯化钠4、Na2TiF69、NaF 7、石灰2.5、石英砂4.6、玉石粉3.5、蒙脱石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150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12Mpa下压制成坯，然后，在930℃下煅烧3.4小时，冷却后，再粉碎成190目粉末，即得。
本发明泵阀用耐蚀耐磨耐高温合金钢材料的机械性能为：拉伸强度1355MPa，屈服强度963MPa，延伸率14.3％，断面收缩率24％，冲击吸收功53J，冲击韧性62.4J/cm2，硬度291HB。

Claims (4)

1.一种泵阀用耐蚀耐磨耐高温合金钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.3-0.5、硅0.5-0.8、锰8.2-8.4、铬4.4-4.6、钼1.9-2.1、镍5.1-5.3、铌0.8-1.0、镁2.2-2.4、锌4-5、硼0.02-0.04、钛3.2-3.4、Be0.5-0.8、余量为铁及其它不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的泵阀用耐蚀耐磨耐高温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、铬、镍；（2）锰、钼、硼；（3）镁、锌、Be；（4）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为19-22分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的泵阀用耐蚀耐磨耐高温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200-220℃/小时速率升温至630-650℃，再以130-150℃/小时速率降温至490-510℃，再继续以200-220℃/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640-650℃，再以200-220℃/小时速率升温至740-750℃，再以150-160℃/小时速率降温至570-590℃，保温50-70分钟；再以130-150℃/小时速率降温至300-310℃，保温2-3小时；再以140-150℃/小时速率升温至350-370℃，再以130-150℃/小时速率降温至220-230℃，再以140-150℃/小时速率升温至520-540℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的泵阀用耐蚀耐磨耐高温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3-4白云石3-5、硫酸钠3-5、氯化铝5-8、碳酸钾3-5、凹凸棒土8-10、NaBF4 5-8、氯化钠3-5、Na2TiF6 8-10、NaF 5-8、石灰2-3、石英砂4-5、玉石粉3-4、蒙脱石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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