CN104357752B - 一种用于阀门铸造的合金材料及其处理工艺 - Google Patents

一种用于阀门铸造的合金材料及其处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于阀门铸造的合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.2‑0.3%，Si：0.1‑0.3%，Mn：0.5‑0.8%，P：0.015‑0.030%，S：0.010‑0.025%，Cr：0.20‑0.50%，Ni：0.12‑0.35%，Mo：0.1‑0.2%，Cu：0.05‑0.25%，V：0.02‑0.03%，稀土：0.12‑0.15%，其余为Fe和微量杂质；本发明还公开了一种用于阀门铸造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，降低了成本，并且提高了耐高温能力。

Description

一种用于阀门铸造的合金材料及其处理工艺
技术领域
本发明涉及用于阀门铸造的合金材料，具体的说是一种用于阀门铸造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：耐磨擦能力低，耐高温性能差，强度低，使用寿命短等，针对这些缺陷，本发明提出了一种用于阀门铸造的合金材料及其处理工艺，提高阀门的耐摩擦能力和耐高温能力，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，提出一种用于阀门铸造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：一种用于阀门铸造的合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.2-0.3％，Si：0.1-0.3％，Mn：0.5-0.8％，P：0.015-0.030％，S：0.010-0.025％，Cr：0.20-0.50％，Ni：0.12-0.35％，Mo：0.1-0.2％，Cu：0.05-0.25％，V：0.02-0.03％，稀土：0.12-0.15％，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Eu：5.3-5.5％，Pr：12.4-12.6％，Dy：3.6-3.9％，Ac：7.6-7.8％，Nd：5.8-6.0％，Sm：11.5-11.8％，Ce：15.3-15.5％，Lu：13-15％，余量为La；
这样，加入Mo元素，能提高耐腐蚀性和强度，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用于阀门铸造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，先将炉温升至350-450℃后加入合金材料，然后加热至1200-1500℃，保温1-2h；
步骤(2)：经过LF炉精炼，精炼温度为1680-1720℃，成份微调，时间在2-3h，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1520～1530℃，真空度48-50帕，抽气时间在4-6h；
步骤(3)：在1420～1450℃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,然后放入喷涂设备中向阀门部件表面喷涂石墨粉末，厚度在0.5-0.8mm；
步骤(4)：将锻造好的阀门部件进行第一次热处理：将各个部件加热到530-535℃，保温30-45min，然后用水冷以12-15℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到850-855℃，用油冷以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1020-1030℃，保温5-8h，然后风冷以20-25℃/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，并且在阀门部件的表面喷涂石墨粉末，增加其表面的耐磨性和强度。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述的用于阀门铸造的合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.2％，Si：0.1％，Mn：0.5％，P：0.015％，S：0.010％，Cr：0.20％，Ni：0.12％，Mo：0.1％，Cu：0.05％，V：0.02％，稀土：0.12％，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Eu：5.3％，Pr：12.4％，Dy：3.6％，Ac：7.6％，Nd：5.8％，Sm：11.5％，Ce：15.3％，Lu：13％，余量为La。
前述的用于阀门铸造的合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.25％，Si：0.2％，Mn：0.6％，P：0.02％，S：0.02％，Cr：0.30％，Ni：0.25％，Mo：0.15％，Cu：0.15％，V：0.025％，稀土：0.13％，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Eu：5.4％，Pr：12.5％，Dy：3.7％，Ac：7.7％，Nd：5.9％，Sm：11.6％，Ce：15.4％，Lu：14％，余量为La。
前述的用于阀门铸造的合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.3％，Si：0.3％，Mn：0.8％，P：0.030％，S：0.025％，Cr：0.50％，Ni：0.35％，Mo：0.2％，Cu：0.25％，V：0.03％，稀土：0.15％，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Eu：5.5％，Pr：12.6％，Dy：3.9％，Ac：7.8％，Nd：6.0％，Sm：11.8％，Ce：15.5％，Lu：15％，余量为La。
前述的用于阀门铸造的合金材料的处理工艺，步骤(1)中先将电弧炉炉温升至350℃后加入合金材料，然后加热至1200℃，保温1h；步骤(2)中LF炉精炼温度为1680℃，成份微调，时间在2h，全程吹氮气搅拌，使化学成份达到组分要求，并用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为1520℃，真空度48帕，抽气时间在4h；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560℃，保温时间为48h，阀门部件表面喷涂石墨粉末，厚度为0.5mm；步骤(4)中第一次热处理：将各个部件加热到530℃，保温30min，然后用水冷以12℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到850℃，用油冷以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1020℃，保温5h，然后风冷以20℃/s的速度冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
前述的用于阀门铸造的合金材料的处理工艺，步骤(1)中先将电弧炉炉温升至450℃后加入合金材料，然后加热至1500℃，保温2h；步骤(2)中LF炉精炼温度为1720℃，成份微调，时间在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1530℃，真空度50帕，抽气时间在6h；步骤(3)中在1450℃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，阀门部件表面喷涂石墨粉末，厚度为0.6mm；步骤(4)中第一次热处理：将各个部件加热到535℃，保温45min，然后用水冷以15℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到855℃，用油冷以15℃/s的冷却至室温；步骤(5)中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1030℃，保温8h，然后风冷以25℃/s的速度冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
前述的用于阀门铸造的合金材料的处理工艺，步骤(1)中先将电弧炉炉温升至400℃后加入合金材料，然后加热至1300℃，保温1.5h；步骤(2)中LF炉精炼温度为1690℃，成份微调，时间在2.5h，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1525℃，真空度49帕，抽气时间在5h；步骤(3)中在1440℃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，阀门部件表面喷涂石墨粉末，厚度在0.8mm；步骤(4)中第一次热处理：将各个部件加热到534℃，保温40min，然后用水冷以13℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到853℃，用油冷以14℃/s的冷却至室温；步骤(5)中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1025℃，保温6h，然后风冷以22℃/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Mo元素，能提高耐腐蚀性和强度，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，并且在阀门部件的表面喷涂石墨粉末，增加其表面的耐磨性和强度。
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用于阀门铸造的合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.2％，Si：0.1％，Mn：0.5％，P：0.015％，S：0.010％，Cr：0.20％，Ni：0.12％，Mo：0.1％，Cu：0.05％，V：0.02％，稀土：0.12％，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Eu：5.3％，Pr：12.4％，Dy：3.6％，Ac：7.6％，Nd：5.8％，Sm：11.5％，Ce：15.3％，Lu：13％，余量为La；本实施例还提供该用于阀门铸造的合金材料的处理工艺：
步骤(1)：在电弧炉冶炼过程中，先将炉温升至350℃后加入合金材料，然后加热至1200℃，保温1h；
步骤(2)：经过LF炉精炼，精炼温度为1680℃，成份微调，时间在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1520℃，真空度48帕，抽气时间在4h；
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560℃，保温时间为48h，最后空冷至室温，最后空冷至室温,然后放入喷涂设备中向阀门部件表面喷涂石墨粉末，厚度为0.5mm；
步骤(4)：将锻造好的阀门部件进行第一次热处理：将各个部件加热到530℃，保温30min，然后用水冷以12℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到850℃，用油冷以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1020℃，保温5h，然后风冷以20℃/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用于阀门铸造的合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.25％，Si：0.2％，Mn：0.6％，P：0.02％，S：0.02％，Cr：0.30％，Ni：0.25％，Mo：0.15％，Cu：0.15％，V：0.025％，稀土：0.13％，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Eu：5.4％，Pr：12.5％，Dy：3.7％，Ac：7.7％，Nd：5.9％，Sm：11.6％，Ce：15.4％，Lu：14％，余量为La；本实施例还提供该用于阀门铸造的合金材料的处理工艺：
步骤(1)：在电弧炉冶炼过程中，先将炉温升至450℃后加入合金材料，然后加热至1500℃，保温2h；
步骤(2)：经过LF炉精炼，精炼温度为1720℃，成份微调，时间在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1530℃，真空度50帕，抽气时间在6h；
步骤(3)：在1450℃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，最后空冷至室温,然后放入喷涂设备中向阀门部件表面喷涂石墨粉末，厚度为0.6mm；
步骤(4)：将锻造好的阀门部件进行第一次热处理：将各个部件加热到535℃，保温45min，然后用水冷以15℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到855℃，用油冷以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1030℃，保温8h，然后风冷以25℃/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用于阀门铸造的合金材料，合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.3％，Si：0.3％，Mn：0.8％，P：0.030％，S：0.025％，Cr：0.50％，Ni：0.35％，Mo：0.2％，Cu：0.25％，V：0.03％，稀土：0.15％，其余为Fe和微量杂质；
稀土中，按重量百分比包含以下组分：Eu：5.5％，Pr：12.6％，Dy：3.9％，Ac：7.8％，Nd：6.0％，Sm：11.8％，Ce：15.5％，Lu：15％，余量为La；本实施例还提供该用于阀门铸造的合金材料的处理工艺：
步骤(1)：在电弧炉冶炼过程中，先将炉温升至400℃后加入合金材料，然后加热至1300℃，保温1.5h；
步骤(2)：经过LF炉精炼，精炼温度为1690℃，成份微调，时间在2.5h，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1525℃，真空度49帕，抽气时间在5h；
步骤(3)：在1440℃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，最后空冷至室温,然后放入喷涂设备中向阀门部件表面喷涂石墨粉末，厚度在0.8mm；
步骤(4)：将锻造好的阀门部件进行第一次热处理：将各个部件加热到534℃，保温40min，然后用水冷以13℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到853℃，用油冷以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1025℃，保温6h，然后风冷以22℃/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 (7)

1.一种用于阀门铸造的合金材料，其特征在于：所述合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.2-0.3％，Si：0.1-0.3％，Mn：0.5-0.8％，P：0.015-0.030％，S：0.010-0.025％，Cr：0.20-0.50％，Ni：0.12-0.35％，Mo：0.1-0.2％，Cu：0.05-0.25％，V：0.02-0.03％，稀土：0.12-0.15％，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：Eu：5.3-5.5％，Pr：12.4-12.6％，Dy：3.6-3.9％， Ac：7.6-7.8％，Nd：5.8-6.0％，Sm：11.5-11.8％，Ce：15.3-15.5％，Lu：13-15％，余量为La；
所述用于阀门铸造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，先将炉温升至350-450℃后加入合金材料，然后加热至1200-1500℃，保温1-2h；
步骤(2)：经过LF炉精炼，精炼温度为1680-1720℃，成份微调，时间在2-3h，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1520～1530℃，真空度48-50帕，抽气时间在4-6h；
步骤(3)：在1420～1450℃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,然后放入喷涂设备中向阀门部件表面喷涂石墨粉末，厚度在0.5-0.8mm；
步骤(4)：将锻造好的阀门部件进行第一次热处理：将各个部件加热到530-535℃，保温30-45min，然后用水冷以12-15℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到850-855℃，用油冷以13-15℃/s的冷却至室温；
步骤(5)：将阀门部件进行第二次热处理：将各个部件加热到1020-1030℃，保温5-8h，然后风冷以20-25℃/s的速度冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
2.根据权利要求1所述的用于阀门铸造的合金材料，其特征在于：所述合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.2％，Si：0.1％，Mn：0.5％，P：0.015％，S：0.010％，Cr：0.20％，Ni：0.12％，Mo：0.1％，Cu：0.05％，V：0.02％，稀土：0.12％，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：Eu：5.3％，Pr：12.4％，Dy：3.6％，Ac：7.6％， Nd：5.8％，Sm：11.5％，Ce：15.3％，Lu：13％，余量为La。
3.根据权利要求1所述的用于阀门铸造的合金材料，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：0.2％，Mn：0.6％，P：0.02％，S：0.02％，Cr：0.30％，Ni：0.25％，Mo：0.15％，Cu：0.15％，V：0.025％，稀土：0.13％，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：Eu：5.4％，Pr：12.5％，Dy：3.7％，Ac：7.7％， Nd：5.9％，Sm：11.6％，Ce：15.4％，Lu：14％，余量为La。
4.根据权利要求1所述的用于阀门铸造的合金材料，其特征在于：所述合金材料的化学成分的质量百分比为：C：0.3％，Si：0.3％，Mn：0.8％，P：0.030％，S：0.025％，Cr：0.50％，Ni：0.35％，Mo：0.2％，Cu：0.25％，V：0.03％，稀土：0.15％，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：Eu：5.5％，Pr：12.6％，Dy：3.9％，Ac：7.8％， Nd：6.0％，Sm：11.8％，Ce：15.5％，Lu：15％，余量为La。
5.根据权利要求1所述的用于阀门铸造的合金材料，其特征在于：步骤(1)中先将电弧炉炉温升至350℃后加入合金材料，然后加热至1200℃，保温1h；步骤(2)中LF炉精炼温度为1680℃，成份微调，时间在2h，全程吹氮气搅拌，使化学成份达到组分要求，并用真空脱气炉进行脱气，脱气温度为1520℃，真空度48帕，抽气时间在4h；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560℃，保温时间为48h，阀门部件表面喷涂石墨粉末，厚度为0.5mm；步骤(4)中第一次热处理：将各个部件加热到530℃，保温30min，然后用水冷以12℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到850℃，用油冷以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1020℃，保温5h，然后风冷以20℃/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1所述的用于阀门铸造的合金材料，其特征在于：步骤(1)中先将电弧炉炉温升至450℃后加入合金材料，然后加热至1500℃，保温2h；步骤(2)中LF炉精炼温度为1720℃，成份微调，时间在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1530℃，真空度50帕，抽气时间在6h；步骤(3)中在1450℃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，阀门部件表面喷涂石墨粉末，厚度为0.6mm；步骤(4)中第一次热处理：将各个部件加热到535℃，保温45min，然后用水冷以15℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到855℃，用油冷以15℃/s的冷却至室温；步骤(5)中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1030℃，保温8h，然后风冷以25℃/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1所述的用于阀门铸造的合金材料，其特征在于：步骤(1)中先将电弧 炉炉温升至400℃后加入合金材料，然后加热至1300℃，保温1.5h；步骤(2)中LF炉精炼温度为1690℃，成份微调，时间在2.5h，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1525℃，真空度49帕，抽气时间在5h；步骤(3)中在1440℃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，阀门部件表面喷涂石墨粉末，厚度在0.8mm；步骤(4)中第一次热处理：将各个部件加热到534℃，保温40min，然后用水冷以13℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到853℃，用油冷以14℃/s的冷却至室温；步骤(5)中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1025℃，保温6h，然后风冷以22℃/s的速度冷却至室温，最后清洗表面，检验尺寸。
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