CN103667890A - 一种用于泵轴的合金钢材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于泵轴的合金钢材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种用于泵轴的合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.4、锰3.1-3.4、钴8.5-8.8、钼1.2-1.4、Hf0.08-0.12、Bi1.4-1.6、Ni5.2-5.5、Sn1.0-1.2、镁2.3-2.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。本发明通在低碳钢的基础上添加镁、钼、铪等元素，形成的合金钢具有极佳的耐磨性好、强度高、硬度高、耐高温、易焊接的特点；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，气孔度降低1-2度，不会在铸件表面产生气孔，氧化夹杂物在2级左右。本发明合金钢用于泵轴，延长了使用寿命。

Description

一种用于泵轴的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，尤其涉及一种用于泵轴的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用于泵轴的合金钢材料及其制备方法，该合金材料具有耐磨、耐腐蚀、强度高的优点。
本发明的技术方案如下：
一种用于泵轴的合金钢材料，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、锰3.1-3.4、钴8.5-8.8、钼1.2-1.4、Hf0.08-0.12、Bi1.4-1.6、Ni5.2-5.5、Sn1.0-1.2、镁2.3-2.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
所述的用于泵轴的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）镁、Hf、锰；（2）钴、Bi；（3）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为16-19分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以230-250℃/小时速率升温至610-630℃，保温50-70分钟，再以150-170℃/小时速率降温至500-520℃，再继续以230-250℃/小时速率升温至920-940℃，保温3-4小时；再以150-170℃/小时速率降温至620-640℃，再以230-250℃/小时速率升温至750-770℃，再以150-170℃/小时速率降温至530-550℃，保温60-80分钟；再以120-140℃/小时速率降温至290-310℃，保温3-4小时；再以180-200℃/小时速率升温至370-390℃，再以100-110℃/小时速率降温至220-230℃，再以140-150℃/小时速率升温至530-550℃，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
本发明通在低碳钢的基础上添加镁、钼、铪等元素，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磨性好、强度高、硬度高、耐高温、易焊接的特点；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轴，延长了使用寿命。
具体实施方式
一种用于泵轴的合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.4、锰3.1-3.4、钴8.5-8.8、钼1.2-1.4、Hf0.08-0.12、Bi1.4-1.6、Ni5.2-5.5、Sn1.0-1.2、镁2.3-2.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
所述的用于泵轴的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）镁、Hf、锰；（2）钴、Bi；（3）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为18分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以240℃/小时速率升温至620℃，保温60分钟，再以160℃/小时速率降温至510℃，再继续以240℃/小时速率升温至930℃，保温3.5小时；再以160℃/小时速率降温至630℃，再以240℃/小时速率升温至760℃，再以160℃/小时速率降温至540℃，保温70分钟；再以130℃/小时速率降温至300℃，保温3.4小时；再以190℃/小时速率升温至380℃，再以105℃/小时速率降温至225℃，再以145℃/小时速率升温至540℃，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。
本发明用于泵轴的合金钢材料的机械性能为：拉伸强度1380MPa，屈服强度973MPa，延伸率13.6％，断面收缩率24.4％，冲击吸收功52J，冲击韧性61J/cm2，硬度295HB。

Claims (4)

1.一种用于泵轴的合金钢材料，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、锰3.1-3.4、钴8.5-8.8、钼1.2-1.4、Hf0.08-0.12、Bi1.4-1.6、Ni5.2-5.5、Sn1.0-1.2、镁2.3-2.5、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的用于泵轴的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）镁、Hf、锰；（2）钴、Bi；（3）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为16-19分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的用于泵轴的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230-250℃/小时速率升温至610-630℃，保温50-70分钟，再以150-170℃/小时速率降温至500-520℃，再继续以230-250℃/小时速率升温至920-940℃，保温3-4小时；再以150-170℃/小时速率降温至620-640℃，再以230-250℃/小时速率升温至750-770℃，再以150-170℃/小时速率降温至530-550℃，保温60-80分钟；再以120-140℃/小时速率降温至290-310℃，保温3-4小时；再以180-200℃/小时速率升温至370-390℃，再以100-110℃/小时速率降温至220-230℃，再以140-150℃/小时速率升温至530-550℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的用于泵轴的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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