CN103667997A - 一种用于泵阀的热强钢材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于泵阀的热强钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.4、铬5.1-5.4、钼3.5-3.7、硼0.2-0.4、钨6.6-6.8、铌0.2-0.4、Ca0.1-0.2、Si0.2-0.3、Te0.2-0.3、Mn3.1-3.3、Pr0.1-0.2、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。本发明通过低碳钢中加入钼、钨、等多种元素，形成的合金钢具有优异的耐腐蚀性、热强高、耐磨性好的特点；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，氧化夹杂物在2级左右。本发明合金钢用于高温作业的泵阀，耐腐蚀、耐磨，使用寿命大大延长。

Description

一种用于泵阀的热强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阀的热强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阀的热强钢材料及其制备方法，该合金材料具有耐磨性好、热强高、韧性好的优点。
本发明的技术方案如下：
一种用于泵阀的热强钢材料，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、铬5.1-5.4、钼3.5-3.7、硼0.2-0.4、钨6.6-6.8、铌0.2-0.4、Ca0.1-0.2、Si0.2-0.3、Te0.2-0.3、Mn3.1-3.3、Pr0.1-0.2、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
所述的用于泵阀的热强钢材料的生产方法，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）Si、Mn、Pr；（2）钼、硼、铌；（3）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为15-17分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以180-200℃/小时速率升温至620-640℃，再以150-170℃/小时速率降温至530-550℃，再继续以180-200℃/小时速率升温至935-950℃，保温4-5小时；再以150-160℃/小时速率降温至640-650℃，再以130-140℃/小时速率升温至740-750℃，再以150-160℃/小时速率降温至550-560℃，保温50-70分钟；再以120-130℃/小时速率降温至300-310℃，保温2-3小时；再以150-170℃/小时速率升温至350-370℃，再以90-100℃/小时速率降温至220-230℃，再以150-170℃/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
本发明通过低碳钢中加入钼、钨、等多种元素，原料配比合理，分次投放原料，合理控制铸后热处理温度，形成的合金钢具有优异的耐腐蚀性、热强高、耐磨性好的特点；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。本发明合金钢用于高温作业的泵阀，耐腐蚀、耐磨，使用寿命大大延长。
具体实施方式
一种用于泵阀的热强钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.4、铬5.1-5.4、钼3.5-3.7、硼0.2-0.4、钨6.6-6.8、铌0.2-0.4、Ca0.1-0.2、Si0.2-0.3、Te0.2-0.3、Mn3.1-3.3、Pr0.1-0.2、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
所述的用于泵阀的热强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）Si、Mn、Pr；（2）钼、硼、铌；（3）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为16分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以190℃/小时速率升温至630℃，再以160℃/小时速率降温至540℃，再继续以190℃/小时速率升温至940℃，保温4.5小时；再以155℃/小时速率降温至645℃，再以135℃/小时速率升温至745℃，再以155℃/小时速率降温至555℃，保温60分钟；再以125℃/小时速率降温至305℃，保温2.5小时；再以160℃/小时速率升温至360℃，再以95℃/小时速率降温至225℃，再以160℃/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。
本发明用于泵阀的热强钢材料的机械性能为：拉伸强度1315MPa，屈服强度945MPa，延伸率13.6％，断面收缩率26.8％，冲击吸收功53.9J，冲击韧性62.5J/cm2，硬度291HB。

Claims (4)

1.一种用于泵阀的热强钢材料，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、铬5.1-5.4、钼3.5-3.7、硼0.2-0.4、钨6.6-6.8、铌0.2-0.4、Ca0.1-0.2、Si0.2-0.3、Te0.2-0.3、Mn3.1-3.3、Pr0.1-0.2、P≤0.030、S≤0.030、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的用于泵阀的热强钢材料的生产方法，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）Si、Mn、Pr；（2）钼、硼、铌；（3）其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为15-17分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的用于泵阀的热强钢材料的生产方法，其特征在于：所述的铸后热处理是：先由室温以180-200℃/小时速率升温至620-640℃，再以150-170℃/小时速率降温至530-550℃，再继续以180-200℃/小时速率升温至935-950℃，保温4-5小时；再以150-160℃/小时速率降温至640-650℃，再以130-140℃/小时速率升温至740-750℃，再以150-160℃/小时速率降温至550-560℃，保温50-70分钟；再以120-130℃/小时速率降温至300-310℃，保温2-3小时；再以150-170℃/小时速率升温至350-370℃，再以90-100℃/小时速率降温至220-230℃，再以150-170℃/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所述的用于泵阀的热强钢材料的生产方法，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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