CN104342603A - 一种提高阀门耐腐蚀性能的合金材料及其处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高阀门耐腐蚀性能的合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.25-0.28%，Si：0.26-0.28%，Mn：1.0-1.2%，P：0.020-0.030%，Al：0.7-0.9%，Cr：0.35-0.45%，Ni：0.45-0.52%，Mo：0.15-0.22%，Cu：0.1-0.3%，V：0.02-0.03%，W：0.05-0.10%，Zn：12-15%，稀土：0.22-0.25%，其余为Fe和微量杂质；本发明还公开了一种提高阀门耐腐蚀性能的合金材料的处理工艺；本发明不仅提高了阀门抗腐蚀性、耐磨性和抗氧化性，能适应各种恶劣的环境中工作，强度高，而且使用寿命长。

Description

一种提高阀门耐腐蚀性能的合金材料及其处理工艺
技术领域
本发明涉及提高阀门耐腐蚀性能的合金材料，具体的说是一种提高阀门耐腐蚀性能的合金材料及其处理工艺。
背景技术
目前阀门的运用在很多领域起到关键的作用，由于阀门的使用环境受到其材质的影响，并且阀门也存在缺陷，如：耐腐蚀能力低，耐高温性能差，强度低，使用寿命短等，针对这些缺陷，本发明提出了一种提高阀门耐腐蚀性能的合金材料及其处理工艺，提高阀门的耐腐蚀能力和耐高温能力，增加其强度和使用寿命，降低成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提出一种提高阀门耐腐蚀性能的合金材料及其处理工艺，不仅提高了阀门抗腐蚀性、耐磨性和抗氧化性，能适应各种恶劣的环境中工作，强度高，而且使用寿命长，降低了成本，并且提高了耐高温能力。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种提高阀门耐腐蚀性能的合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.25-0.28%，Si：0.26-0.28%，Mn：1.0-1.2%，P：0.020-0.030%，Al：0.7-0.9%，Cr：0.35-0.45%，Ni：0.45-0.52%，Mo：0.15-0.22%，Cu：0.1-0.3%，V：0.02-0.03%，W：0.05-0.10%，Zn：12-15%，稀土：0.22-0.25%，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15-18%，Pr：3-5%，Dy：7-9%，Ac：12.5-12.8%，Nd：15-20%，Sm：11-13%，余量为La。
加入Mn元素，能提高其强度，并且增加抗疲劳强度，加入V元素，在热处理中能细化晶粒，可加大其强度、韧性、抗腐蚀、耐磨和承受冲击负荷的等，加入P元素，能细化晶粒和降低其过热敏感性及回火脆性，提高强度，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀，加入Cr和Ni微量元素，能提高其耐磨才能力和增加其强度，提高其熔点，增加抗高温的能力，同时还加入了稀土元素，在锻造过程中形成致密的晶粒，并且分布均匀，增加其强度，改善其综合性能，产生意想不到的技术效果。 
本发明还提供了一种提高阀门耐腐蚀性能的合金材料的处理工艺，该处理工艺按以下步骤进行：
步骤（1）：在电弧炉冶炼过程中，先用氮气将电弧炉吹洗干净，然后将炉温升至560-600℃后加入合金材料，稀土在步骤（2）中加入，然后加热至1300-1400℃，保温2-3h；
步骤（2）：经过 LF炉精炼，将炉温控制在1700-1750℃，加入稀土成分，时间保持在2-4h，全程吹氮气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为1490～1500℃，真空度45-48帕，抽气时间在4-7h；
步骤（3）：在1410～1430℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在560-580℃，保温时间为48-60h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的阀门部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到580-620℃，保温50-60min，然后用空冷以8-10℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到850-855℃，用水冷以13-15℃/s的冷却至室温；
步骤（5）：将锻造好的阀门部件进行第二次热处理：将各个部件加热到1010-1020℃，保温5-8h，然后水冷以16-20℃/s的速度冷却至450-480℃，在油冷以12-15℃/s的速度冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
这样，通过合理的锻造工艺，在LF炉精炼冶炼，保证了冶炼的质量，并且在真空脱气炉进行脱气，用氩气保护模铸，避免了产品中产生气孔，进一步提高产品的质量，将锻造好的毛坯进行两次热处理，显著提高阀门的抗腐蚀性和耐磨性，提高产品的使用寿命，降低成本，节约时间，增加工作效率。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述的提高阀门耐腐蚀性能的合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.26%，Si：0.27%，Mn：1.1%，P：0.025%，Al：0.8%，Cr：0.38%，Ni：0.50%，Mo：0.20%，Cu：0.22%，V：0.025%，W：0.08%，Zn：13%，稀土：0.24%，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15-18%，Pr：3-5%，Dy：7-9%，Ac：12.5-12.8%，Nd：15-20%，Sm：11-13%，余量为La。
前述的提高阀门耐腐蚀性能的合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.25%，Si：0.26%，Mn：1.0%，P：0.020%，Al：0.7%，Cr：0.35%，Ni：0.45%，Mo：0.15%，Cu：0.1%，V：0.02%，W：0.05%，Zn：12%，稀土：0.22%，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15%，Pr：3%，Dy：7%，Ac：12.5%，Nd：15%，Sm：11%，余量为La。
前述的提高阀门耐腐蚀性能的合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.28%，Si：0.28%，Mn：1.2%，P：0.030%，Al：0.9%，Cr：0.45%，Ni：0.52%，Mo：0.22%，Cu：0.3%，V：0.03%，W：0.10%，Zn：15%，稀土：0.25%，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：18%，Pr：5%，Dy：9%，Ac：12.8%，Nd：20%，Sm：13%，余量为La。
前述的提高阀门耐腐蚀性能的合金材料的处理工艺，步骤（1）中电弧炉炉温升至560℃后加入合金材料，稀土在步骤（2）中加入，然后加热至1300℃，保温2h；步骤（2）中炉温控制在1700℃，加入稀土成分，时间保持在2h，脱气温度为1490℃，真空度45帕，抽气时间在4h；步骤（3）中在1410℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在560℃，保温时间为48h，最后空冷至室温；步骤（4）中第一次热处理：将锻造好的部件加热到580℃，保温50min，然后用空冷以8℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到850℃，用水冷以13℃/s的冷却至室温；步骤（5）中第二次热处理：将各个部件加热到1010℃，保温5h，然后水冷以16℃/s的速度冷却至450℃，在油冷以12℃/s的速度冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
前述的提高阀门耐腐蚀性能的合金材料的处理工艺，步骤（1）中电弧炉炉温升至580℃后加入合金材料，稀土在步骤（2）中加入，然后加热至1350℃，保温2.5h；步骤（2）中将炉温控制在1730℃，加入稀土成分，时间保持在3h，脱气温度为1495℃，真空度47帕，抽气时间在6h；步骤（3）中在1420℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在570℃，保温时间为55h，最后空冷至室温；步骤（4）中第一次热处理：将锻造好的部件加热到600℃，保温55min，然后用空冷以9℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到852℃，用水冷以14℃/s的冷却至室温；步骤（5）中第二次热处理：将各个部件加热到1015℃，保温7h，然后水冷以18℃/s的速度冷却至460℃，在油冷以14℃/s的速度冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
前述的提高阀门耐腐蚀性能的合金材料的处理工艺， 步骤（1）中电弧炉炉温升至600℃后加入合金材料，稀土在步骤（2）中加入，然后加热至1400℃，保温3h；步骤（2）中将炉温控制在1750℃，加入稀土成分，时间保持在4h，脱气温度为1500℃，真空度48帕，抽气时间在7h；步骤（3）中在1430℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在580℃，保温时间为60h，最后空冷至室温；步骤（4）中第一次热处理：将锻造好的部件加热到620℃，保温60min，然后用空冷以10℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到855℃，用水冷以15℃/s的冷却至室温；步骤（5）中第二次热处理：将各个部件加热到1020℃，保温8h，然后水冷以20℃/s的速度冷却至480℃，在油冷以15℃/s的速度冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
本发明的有益效果是：通过本发明的技术方案，加入Mn元素，能提高其强度，并且增加抗疲劳强度，加入V元素，在热处理中能细化晶粒，可加大其强度、韧性、抗腐蚀、耐磨和承受冲击负荷的等，加入P元素，能细化晶粒和降低其过热敏感性及回火脆性，提高强度，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀，加入Cr和Ni微量元素，能提高其耐磨才能力和增加其强度，提高其熔点，增加抗高温的能力，同时还加入了稀土元素，在锻造过程中形成致密的晶粒，并且分布均匀，增加其强度，改善其综合性能，产生意想不到的技术效果。
通过合理的锻造工艺，在LF炉精炼冶炼，保证了冶炼的质量，并且在真空脱气炉进行脱气，用氩气保护模铸，避免了产品中产生气孔，进一步提高产品的质量，将锻造好的毛坯进行两次热处理，显著提高阀门的抗腐蚀性和耐磨性，提高产品的使用寿命，降低成本，节约时间，增加工作效率。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明：
实施例1
本实施例提供的一种提高阀门耐腐蚀性能的合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.26%，Si：0.27%，Mn：1.1%，P：0.025%，Al：0.8%，Cr：0.38%，Ni：0.50%，Mo：0.20%，Cu：0.22%，V：0.025%，W：0.08%，Zn：13%，稀土：0.24%，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15-18%，Pr：3-5%，Dy：7-9%，Ac：12.5-12.8%，Nd：15-20%，Sm：11-13%，余量为La；本实施例还提供该提高阀门耐腐蚀性能的合金材料的处理工艺：
步骤（1）：在电弧炉冶炼过程中，先用氮气将电弧炉吹洗干净，然后将炉温升至560℃后加入合金材料，稀土在步骤（2）中加入，然后加热至1300℃，保温2h；
步骤（2）：经过 LF炉精炼，将炉温控制在1700℃，加入稀土成分，时间保持在2h，全程吹氮气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为1490℃，真空度45帕，抽气时间在4h；
步骤（3）：在1410℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在560℃，保温时间为48h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的阀门部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到580℃，保温50min，然后用空冷以8℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到850℃，用水冷以13℃/s的冷却至室温；
步骤（5）：将锻造好的阀门部件进行第二次热处理：将各个部件加热到1010℃，保温5h，然后水冷以16℃/s的速度冷却至450℃，在油冷以12℃/s的速度冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
实施例2
本实施例提供的一种提高阀门耐腐蚀性能的合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.25%，Si：0.26%，Mn：1.0%，P：0.020%，Al：0.7%，Cr：0.35%，Ni：0.45%，Mo：0.15%，Cu：0.1%，V：0.02%，W：0.05%，Zn：12%，稀土：0.22%，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15%，Pr：3%，Dy：7%，Ac：12.5%，Nd：15%，Sm：11%，余量为La；本实施例还提供该提高阀门耐腐蚀性能的合金材料的处理工艺：
步骤（1）：在电弧炉冶炼过程中，先用氮气将电弧炉吹洗干净，然后将炉温升至580℃后加入合金材料，稀土在步骤（2）中加入，然后加热至1350℃，保温2.5h；
步骤（2）：经过 LF炉精炼，将炉温控制在1730℃，加入稀土成分，时间保持在3h，全程吹氮气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为1495℃，真空度47帕，抽气时间在6h；
步骤（3）：在1420℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在570℃，保温时间为55h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的阀门部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到600℃，保温55min，然后用空冷以9℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到852℃，用水冷以14℃/s的冷却至室温；
步骤（5）：将锻造好的阀门部件进行第二次热处理：将各个部件加热到1015℃，保温7h，然后水冷以18℃/s的速度冷却至460℃，在油冷以14℃/s的速度冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
实施例3
本实施例提供的一种提高阀门耐腐蚀性能的合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.28%，Si：0.28%，Mn：1.2%，P：0.030%，Al：0.9%，Cr：0.45%，Ni：0.52%，Mo：0.22%，Cu：0.3%，V：0.03%，W：0.10%，Zn：15%，稀土：0.25%，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：18%，Pr：5%，Dy：9%，Ac：12.8%，Nd：20%，Sm：13%，余量为La；本实施例还提供该提高阀门耐腐蚀性能的合金材料的处理工艺：
步骤（1）：在电弧炉冶炼过程中，先用氮气将电弧炉吹洗干净，然后将炉温升至600℃后加入合金材料，稀土在步骤（2）中加入，然后加热至1400℃，保温3h；
步骤（2）：经过 LF炉精炼，将炉温控制在1750℃，加入稀土成分，时间保持在4h，全程吹氮气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为1500℃，真空度48帕，抽气时间在7h；
步骤（3）：在1430℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在580℃，保温时间为60h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的阀门部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到620℃，保温60min，然后用空冷以10℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到855℃，用水冷以15℃/s的冷却至室温；
步骤（5）：将锻造好的阀门部件进行第二次热处理：将各个部件加热到1020℃，保温8h，然后水冷以20℃/s的速度冷却至480℃，在油冷以15℃/s的速度冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
这样通过本发明的技术方案，不仅提高了阀门抗腐蚀性、耐磨性和抗氧化性，能适应各种恶劣的环境中工作，强度高，而且使用寿命长，降低了成本，并且提高了耐高温能力。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种提高阀门耐腐蚀性能的合金材料，其特征在于：所述合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.25-0.28%，Si：0.26-0.28%，Mn：1.0-1.2%，P：0.020-0.030%，Al：0.7-0.9%，Cr：0.35-0.45%，Ni：0.45-0.52%，Mo：0.15-0.22%，Cu：0.1-0.3%，V：0.02-0.03%，W：0.05-0.10%，Zn：12-15%，稀土：0.22-0.25%，其余为Fe和微量杂质；
所述稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15-18%，Pr：3-5%，Dy：7-9%，Ac：12.5-12.8%，Nd：15-20%，Sm：11-13%，余量为La。
2.根据权利要求1所述的提高阀门耐腐蚀性能的合金材料，其特征在于：所述合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.26%，Si：0.27%，Mn：1.1%，P：0.025%，Al：0.8%，Cr：0.38%，Ni：0.50%，Mo：0.20%，Cu：0.22%，V：0.025%，W：0.08%，Zn：13%，稀土：0.24%，其余为Fe和微量杂质；
所述稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15-18%，Pr：3-5%，Dy：7-9%，Ac：12.5-12.8%，Nd：15-20%，Sm：11-13%，余量为La。
3.根据权利要求1所述的提高阀门耐腐蚀性能的合金材料，其特征在于：所述合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.25%，Si：0.26%，Mn：1.0%，P：0.020%，Al：0.7%，Cr：0.35%，Ni：0.45%，Mo：0.15%，Cu：0.1%，V：0.02%，W：0.05%，Zn：12%，稀土：0.22%，其余为Fe和微量杂质；
所述稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：15%，Pr：3%，Dy：7%，Ac：12.5%，Nd：15%，Sm：11%，余量为La。
4.根据权利要求1所述的提高阀门耐腐蚀性能的合金材料，其特征在于：所述合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.28%，Si：0.28%，Mn：1.2%，P：0.030%，Al：0.9%，Cr：0.45%，Ni：0.52%，Mo：0.22%，Cu：0.3%，V：0.03%，W：0.10%，Zn：15%，稀土：0.25%，其余为Fe和微量杂质；
所述稀土中，按重量百分比包含以下组分：Gd：18%，Pr：5%，Dy：9%，Ac：12.8%，Nd：20%，Sm：13%，余量为La。
5.一种提高阀门耐腐蚀性能的合金材料的处理工艺，其特征在于：该处理工艺按以下步骤进行：
步骤（1）：在电弧炉冶炼过程中，先用氮气将电弧炉吹洗干净，然后将炉温升至560-600℃后加入合金材料，稀土在步骤（2）中加入，然后加热至1300-1400℃，保温2-3h；
步骤（2）：经过 LF炉精炼，将炉温控制在1700-1750℃，加入稀土成分，时间保持在2-4h，全程吹氮气搅拌，使化学成份达到组分要求，用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为1490～1500℃，真空度45-48帕，抽气时间在4-7h；
步骤（3）：在1410～1430℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在560-580℃，保温时间为48-60h，最后空冷至室温；
步骤（4）：将锻造好的阀门部件进行第一次热处理：将锻造好的部件加热到580-620℃，保温50-60min，然后用空冷以8-10℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到850-855℃，用水冷以13-15℃/s的冷却至室温；
步骤（5）：将锻造好的阀门部件进行第二次热处理：将各个部件加热到1010-1020℃，保温5-8h，然后水冷以16-20℃/s的速度冷却至450-480℃，在油冷以12-15℃/s的速度冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
6.根据权利要求5所述的提高阀门耐腐蚀性能的合金材料的处理工艺，其特征在于： 
步骤（1）中电弧炉炉温升至560℃后加入合金材料，稀土在步骤（2）中加入，然后加热至1300℃，保温2h；步骤（2）中炉温控制在1700℃，加入稀土成分，时间保持在2h，脱气温度为1490℃，真空度45帕，抽气时间在4h；步骤（3）中在1410℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在560℃，保温时间为48h，最后空冷至室温；步骤（4）中第一次热处理：将锻造好的部件加热到580℃，保温50min，然后用空冷以8℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到850℃，用水冷以13℃/s的冷却至室温；步骤（5）中第二次热处理：将各个部件加热到1010℃，保温5h，然后水冷以16℃/s的速度冷却至450℃，在油冷以12℃/s的速度冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
7.根据权利要求5所述的提高阀门耐腐蚀性能的合金材料的处理工艺，其特征在于：
步骤（1）中电弧炉炉温升至580℃后加入合金材料，稀土在步骤（2）中加入，然后加热至1350℃，保温2.5h；步骤（2）中将炉温控制在1730℃，加入稀土成分，时间保持在3h，脱气温度为1495℃，真空度47帕，抽气时间在6h；步骤（3）中在1420℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在570℃，保温时间为55h，最后空冷至室温；步骤（4）中第一次热处理：将锻造好的部件加热到600℃，保温55min，然后用空冷以9℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到852℃，用水冷以14℃/s的冷却至室温；步骤（5）中第二次热处理：将各个部件加热到1015℃，保温7h，然后水冷以18℃/s的速度冷却至460℃，在油冷以14℃/s的速度冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
8.根据权利要求5所述的提高阀门耐腐蚀性能的合金材料的处理工艺，其特征在于：
步骤（1）中电弧炉炉温升至600℃后加入合金材料，稀土在步骤（2）中加入，然后加热至1400℃，保温3h；步骤（2）中将炉温控制在1750℃，加入稀土成分，时间保持在4h，脱气温度为1500℃，真空度48帕，抽气时间在7h；步骤（3）中在1430℃的温度下进行氩气保护模铸，凝固后将温度保持在580℃，保温时间为60h，最后空冷至室温；步骤（4）中第一次热处理：将锻造好的部件加热到620℃，保温60min，然后用空冷以10℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到855℃，用水冷以15℃/s的冷却至室温；步骤（5）中第二次热处理：将各个部件加热到1020℃，保温8h，然后水冷以20℃/s的速度冷却至480℃，在油冷以15℃/s的速度冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
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