CN105420634A - 一种抗高温氧化的高硬度不锈钢泵阀铸件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗高温氧化的高硬度不锈钢泵阀铸件，该不锈钢铸件具备均衡的力学性能，兼具高的硬度和良好的韧性，耐热疲劳性好，易于加工成型，在高温环境中表现出良好的抗氧化性能，使用寿命更长，熔液中加入的由蜂窝陶瓷粉负载的纳米化Ca-RE中间相合金粉及石墨烯的复合精炼剂热稳定性好，在钢液中分散更均匀，除杂化渣效率更高，有效的提高钢液的纯净度，使得合金组织晶粒细小均匀，对外界不良因素的抵御能力强，经多次热处理后得到的铸件性能稳定，产品达到了节能高效的生产效果。

Description

一种抗高温氧化的高硬度不锈钢泵阀铸件及其制备方法

技术领域

本发明涉及不锈钢铸件技术领域，尤其涉及一种抗高温氧化的高硬度不锈钢泵阀铸件及其制备方法。

背景技术

不锈钢泵、阀广泛的应用于化工、石化、石油、造纸、采矿、电力、液化气、食品、制药、给排水、市政、机械设备配套、电子工业，城建等领域。泵是输送各种不同介质的部件，而阀门是管路流体输送系统中控制部件，它是用来改变通路断面和介质流动方向，具有导流、截止、调节、节流、止回、分流或溢流卸压等功能、两者常常配套使用。

由于不锈钢泵、阀门接触的介质多种多样，可能是水、蒸汽、油品、气体、泥浆、各种腐蚀性介质、液态金属和放射性流体等等，因此对泵阀材料的性能要求较高，目前市场上的泵阀合金钢性能参差不齐，远远不能满足生产需求，急需从工艺和配方上着手，获得更为高质高效的不锈钢材料。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种抗高温氧化的高硬度不锈钢泵阀铸件及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种抗高温氧化的高硬度不锈钢泵阀铸件，该不锈钢铸件中各组分的重量百分数为：Cr：15.0-20.0%、Ni：8.0-10.0%、Mn：1.5-2.0%、Al：2.5-3.0%、Si：0.8-1.0%、W：0.5-0.6%、Nb：0.4-0.5%、C：0.6-0.8%、B：0.5-0.8%、N：0.5-1.0%、S＜0.03％、P＜0.03％、精炼剂0.2-0.3%，余量为Fe及不可避免的杂质。

所述的精炼剂由以下重量百分比的原料制成：蜂窝陶瓷粉5-8、石墨烯0.1-0.2、无水乙醇10-12、Ca含量为75-80wt.%的Al-Ca中间合金粉5-6、RE含量为10-15wt.%Al-RE中间合金粉3-4、硬脂酸1-2，该精炼剂的制备方法为：先将Al-Ca中间合金粉、Al-RE中间合金粉一起投入球磨罐中，搅拌混合均匀后加入无水乙醇、硬脂酸、石墨烯，在密闭条件下球磨混合2-3h，球磨结束后加入蜂窝陶瓷粉，继续研磨20-30min，研磨结束后将混合物料取出，室温干燥，完全除去无水乙醇和硬脂酸，即得。

所述的一种抗高温氧化的高硬度不锈钢泵阀铸件的制备方法为：

（1）将除精炼剂外的各原料按照元素重量配比投入熔炼炉中，加热至1450℃-1580℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1520-1580℃，精炼处理40-50min，最后将所得熔液经过排渣、脱气后浇注至模具腔中，自然冷却至室温后脱模，得铸锭；

（2）将所得的铸锭表面处理后以105-110℃/h的升温速率加热至780-820℃，保温4-5h，随后油冷淬火至520-580℃，保温2-3h后继续空冷至300-350℃，保温1-2h后以110-120℃/h的速度升温至600-650℃，保温2-3h后空冷至室温即得。

本发明制备的不锈钢材料具备均衡的力学性能，兼具高的硬度和良好的韧性，耐热疲劳性好，易于加工成型，在高温环境中表现出良好的抗氧化性能，使用寿命更长，熔液中加入的由蜂窝陶瓷粉负载的纳米化Ca-RE中间相合金粉及石墨烯的复合精炼剂热稳定性好，在钢液中分散更均匀，除杂化渣效率更高，有效的提高钢液的纯净度，使得合金组织晶粒细小均匀，对外界不良因素的抵御能力强，经多次热处理后得到的铸件性能稳定，产品达到了节能高效的生产效果。

具体实施方式

该实施例不锈钢铸件中各组分的重量百分数为：Cr：15.0%、Ni：8.0%、Mn：1.5%、Al：2.5%、Si：0.8%、W：0.5%、Nb：0.4%、C：0.6%、B：0.5%、N：0.5%、S＜0.03％、P＜0.03％、精炼剂0.2%，余量为Fe及不可避免的杂质。

其中精炼剂由以下重量百分比的原料制成：蜂窝陶瓷粉5、石墨烯0.1、无水乙醇10、Ca含量为75wt.%的Al-Ca中间合金粉5、RE含量为10wt.%Al-RE中间合金粉3、硬脂酸1，该精炼剂的制备方法为：先将Al-Ca中间合金粉、Al-RE中间合金粉一起投入球磨罐中，搅拌混合均匀后加入无水乙醇、硬脂酸、石墨烯，在密闭条件下球磨混合2.5h，球磨结束后加入蜂窝陶瓷粉，继续研磨25min，研磨结束后将混合物料取出，室温干燥，完全除去无水乙醇和硬脂酸，即得。

该实施例不锈钢的制备方法为：

（1）将除精炼剂外的各原料按照元素重量配比投入熔炼炉中，加热至1520℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1550℃，精炼处理40min，最后将所得熔液经过排渣、脱气后浇注至模具腔中，自然冷却至室温后脱模，得铸锭；

（2）将所得的铸锭表面处理后以105℃/h的升温速率加热至780℃，保温4h，随后油冷淬火至520℃，保温2h后继续空冷至300℃，保温1h后以110℃/h的速度升温至600℃，保温2h后空冷至室温即得。

制备得到的铸件性能测试结果为：

拉伸强度：1025.4MPa；屈服强度：604.5MPa；断裂强度：682.6MPa；断裂前塑性应变：8.2%；冲击韧性：80.5J/cm²；弹性模量：265.8GPa；在200℃条件下氧化增重率为6.5%，在400℃条件下氧化增重率为8.2%，600℃条件下氧化增重率为10.2%；其在酸碱溶液中材料的腐蚀速率≤0.005mm/a。

Claims (3)

1.一种抗高温氧化的高硬度不锈钢泵阀铸件，其特征在于，该不锈钢铸件中各组分的重量百分数为：Cr：15.0-20.0%、Ni：8.0-10.0%、Mn：1.5-2.0%、Al：2.5-3.0%、Si：0.8-1.0%、W：0.5-0.6%、Nb：0.4-0.5%、C：0.6-0.8%、B：0.5-0.8%、N：0.5-1.0%、S＜0.03％、P＜0.03％、精炼剂0.2-0.3%，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的一种抗高温氧化的高硬度不锈钢泵阀铸件，其特征在于：所述的精炼剂由以下重量百分比的原料制成：蜂窝陶瓷粉5-8、石墨烯0.1-0.2、无水乙醇10-12、Ca含量为75-80wt.%的Al-Ca中间合金粉5-6、RE含量为10-15wt.%Al-RE中间合金粉3-4、硬脂酸1-2，该精炼剂的制备方法为：先将Al-Ca中间合金粉、Al-RE中间合金粉一起投入球磨罐中，搅拌混合均匀后加入无水乙醇、硬脂酸、石墨烯，在密闭条件下球磨混合2-3h，球磨结束后加入蜂窝陶瓷粉，继续研磨20-30min，研磨结束后将混合物料取出，室温干燥，完全除去无水乙醇和硬脂酸，即得。

3.如权利要求1所述的一种抗高温氧化的高硬度不锈钢泵阀铸件的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：

（1）将除精炼剂外的各原料按照元素重量配比投入熔炼炉中，加热至1450℃-1580℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1520-1580℃，精炼处理40-50min，最后将所得熔液经过排渣、脱气后浇注至模具腔中，自然冷却至室温后脱模，得铸锭；

（2）将所得的铸锭表面处理后以105-110℃/h的升温速率加热至780-820℃，保温4-5h，随后油冷淬火至520-580℃，保温2-3h后继续空冷至300-350℃，保温1-2h后以110-120℃/h的速度升温至600-650℃，保温2-3h后空冷至室温即得。