CN103667964A - 一种泵轴承用中碳钢材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种泵轴承用中碳钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.4-0.6、硅0.4-0.6、锰1.1-1.3、铬0.7-0.9、镍0.03-0.05、钼0.12-0.15、钴0.6-0.8、钒0.02-0.04、钨0.5-0.7、钛0.2-0.4、Yb0.01-0.02、Lu0.03-0.04、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。本发明添加了稀土元素、钨、钼等多种元素得到的合金钢不仅硬度高、耐磨性好，而且具有中碳良好的韧性，耐冲击性强,适用于泵轴承等关键部件，使用寿命长，不易损坏；本发明精炼剂用于铸造生产，铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右。

Description

一种泵轴承用中碳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，尤其涉及一种泵轴承用中碳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轴承用中碳钢材料及其制备方法，该合金材料具有硬度高、耐磨、耐腐蚀、耐冲击的优点。
本发明的技术方案如下：
一种泵轴承用中碳钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.4-0.6、硅0.4-0.6、锰1.1-1.3、铬0.7-0.9、镍0.03-0.05、钼0.12-0.15、钴0.6-0.8、钒0.02-0.04、钨0.5-0.7、钛0.2-0.4、Yb0.01-0.02、Lu0.03-0.04 、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
所述的泵轴承用中碳钢材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：2-3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、锰、镍；（2）铬、钼、钒；（3）钴、Yb、Lu；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为17-21分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以230-240℃/小时速率升温至460-470℃，保温60-70分钟，再以200-210℃/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140-150℃/小时速率降温至600-610℃，再以170-180℃/小时速率升温至710-720℃，再以150-160℃/小时速率降温至500-510℃，保温70-80分钟；再以160-170℃/小时速率降温至220-230℃，保温2-3小时；再以230-240℃/小时速率升温至300-310℃，再以150-160℃/小时速率降温至200-210℃，再以200-210℃/小时速率升温至520-530℃，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30-34、竹炭3-5、柠檬酸2-3、氧化钙4-5、天然硅灰石2-3、纳米二氧化钛1-2、四氧化三铁3-4、磷酸二氢钾2-3、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、硝酸钠3-4、硝酸钾2-3；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
本发明添加了稀土元素、钨、钼等多种元素，合理设置原料配比，分批投放原料，合理控制铸后处理温度，得到的合金钢不仅硬度高、耐磨性好，而且具有中碳良好的韧性，耐冲击性强,适用于泵轴承等关键部件，使用寿命长，不易损坏；本发明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。
具体实施方式
一种泵轴承用中碳钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.4-0.6、硅0.4-0.6、锰1.1-1.3、铬0.7-0.9、镍0.03-0.05、钼0.12-0.15、钴0.6-0.8、钒0.02-0.04、钨0.5-0.7、钛0.2-0.4、Yb0.01-0.02、Lu0.03-0.04 、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
所述的泵轴承用中碳钢材料的生产方法为：
（1）、准备生铁与废铁按1：2.5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、锰、镍；（2）铬、钼、钒；（3）钴、Yb、Lu；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为19分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以235℃/小时速率升温至465℃，保温65分钟，再以205℃/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145℃/小时速率降温至605℃，再以175℃/小时速率升温至715℃，再以155℃/小时速率降温至505℃，保温75分钟；再以165℃/小时速率降温至225℃，保温2.5小时；再以235℃/小时速率升温至305℃，再以155℃/小时速率降温至205℃，再以205℃/小时速率升温至525℃，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32、竹炭4、柠檬酸2.5、氧化钙4.5、天然硅灰石2.5、纳米二氧化钛1.5、四氧化三铁3.5、磷酸二氢钾2.5、玉石粉3.5、蒙脱石1.5、硝酸钠3.5、硝酸钾2.5；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2.5%的硅烷偶联剂KH-550、1.5%的纳米碳粉，混合均匀后，在12Mpa下压制成坯，然后，在930℃下煅烧3.5小时，冷却后，再粉碎成200目粉末，即得。
本发明泵轴承用中碳钢材料的机械性能为：拉伸强度1373Pa，屈服强度971MPa，延伸率13.5％，断面收缩率28.8％，冲击吸收功54.5J，冲击韧性64.6J/cm2，硬度285.4HB。

Claims (4)

1.一种泵轴承用中碳钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.4-0.6、硅0.4-0.6、锰1.1-1.3、铬0.7-0.9、镍0.03-0.05、钼0.12-0.15、钴0.6-0.8、钒0.02-0.04、钨0.5-0.7、钛0.2-0.4、Yb0.01-0.02、Lu0.03-0.04 、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的泵轴承用中碳钢材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备生铁与废铁按1：2-3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、锰、镍；（2）铬、钼、钒；（3）钴、Yb、Lu；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为17-21分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的泵轴承用中碳钢材料的生产方法，其特征在于：所述的铸后热处理是：先由室温以230-240℃/小时速率升温至460-470℃，保温60-70分钟，再以200-210℃/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140-150℃/小时速率降温至600-610℃，再以170-180℃/小时速率升温至710-720℃，再以150-160℃/小时速率降温至500-510℃，保温70-80分钟；再以160-170℃/小时速率降温至220-230℃，保温2-3小时；再以230-240℃/小时速率升温至300-310℃，再以150-160℃/小时速率降温至200-210℃，再以200-210℃/小时速率升温至520-530℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的泵轴承用中碳钢材料的生产方法，其特征在于：工具钢粉30-34、竹炭3-5、柠檬酸2-3、氧化钙4-5、天然硅灰石2-3、纳米二氧化钛1-2、四氧化三铁3-4、磷酸二氢钾2-3、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、硝酸钠3-4、硝酸钾2-3；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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