CN103643137A - 一种大型泵轴承用合金钢材料及其制备方法 - Google Patents

一种大型泵轴承用合金钢材料及其制备方法 Download PDF

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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

一种大型泵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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