CN105420639A - 一种高强韧性不锈钢泵阀铸件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强韧性不锈钢泵阀铸件，该不锈钢铸件在低碳钢具备良好韧性和塑性的基础上适当提高了Si、Mo以及Sr、Sb等元素的用量，使得复合铸件材料具备更高的强度，晶核细小，组织致密，表现出优良的韧性，耐腐蚀，对热稳定，熔液中加入的精炼剂含有纳米化的Ca-RE中间合金粉，其吸附于蜂窝陶瓷粉中，在钢液中分散更均匀，达到脱氧除杂的目的，除杂化渣速度快，效率高，可有效的提高钢液的纯净度，有效改善铸件质量，经多次热处理后得到的不锈钢加工性能好，可满足泵阀铸件复杂的结构特点和多变的使用环境，达到节能高效的生产效果。

Description

一种高强韧性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，尤其涉及一种高强韧性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，提供一种高强韧性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：
一种高强韧性不锈钢泵阀铸件，该不锈钢铸件中各组分的重量百分数为：Cr：12-15％、Ni：4.0-6.0％、Mn：1.5-2.0％、Si：1-1.5％、Mo：0.8-1.0％、Sr：0.1％-0.15％、Ba：0.1-0.2％、Sb：0.1-0.2%、S＜0.03％、P＜0.03％、C≤0.25%、精炼剂0.2-0.3%，余量为Fe和少量杂质。
所述的精炼剂由以下重量百分比的原料制成：蜂窝陶瓷粉5-6、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。
所述的一种高强韧性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1580℃-1650℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1620-1700℃，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100-120℃/h的升温速率加热至780-850℃，保温3-4h，随后水冷淬火至650-700℃，保温2-3h后继续空冷至350-400℃，保温1-2h后以100-120℃/h的速度升温至550-600℃，保温2-3h后空冷至室温即得。
本发明在低碳钢具备良好韧性和塑性的基础上适当提高了Si、Mo以及Sr、Sb等元素的用量，使得复合铸件材料具备更高的强度，晶核细小，组织致密，表现出优良的韧性，耐腐蚀，对热稳定，熔液中加入的精炼剂含有纳米化的Ca-RE中间合金粉，其吸附于蜂窝陶瓷粉中，在钢液中分散更均匀，达到脱氧除杂的目的，除杂化渣速度快，效率高，可有效的提高钢液的纯净度，有效改善铸件质量，经多次热处理后得到的不锈钢加工性能好，可满足泵阀铸件复杂的结构特点和多变的使用环境，达到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：12％、Ni：4.0％、Mn：1.5％、Si：1％、Mo：0.8％、Sr：0.1％％、Ba：0.1％、Sb：0.1%、S＜0.03％、P＜0.03％、C：0.25%、精炼剂0.2%，余量为Fe和少量杂质。
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1600℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1650℃，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100℃/h的升温速率加热至780℃，保温3h，随后水冷淬火至650℃，保温2h后继续空冷至350℃，保温1h后以100℃/h的速度升温至550℃，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：785.6MPa；屈服强度：368.5MPa；断裂强度：540.1MPa；断裂前塑性应变：3.5%；冲击韧性：85.4J/cm2；弹性模量：243.2GPa；在酸碱溶液中材料的腐蚀速率≤0.005mm/a。

Claims (3)

1.一种高强韧性不锈钢泵阀铸件，其特征在于，该不锈钢铸件中各组分的重量百分数为：Cr：12-15％、Ni：4.0-6.0％、Mn：1.5-2.0％、Si：1-1.5％、Mo：0.8-1.0％、Sr：0.1％-0.15％、Ba：0.1-0.2％、Sb：0.1-0.2%、S＜0.03％、P＜0.03％、C≤0.25%、精炼剂0.2-0.3%，余量为Fe和少量杂质。
2.如权利要求1所述的一种高强韧性不锈钢泵阀铸件，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5-6、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所述的一种高强韧性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1580℃-1650℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1620-1700℃，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100-120℃/h的升温速率加热至780-850℃，保温3-4h，随后水冷淬火至650-700℃，保温2-3h后继续空冷至350-400℃，保温1-2h后以100-120℃/h的速度升温至550-600℃，保温2-3h后空冷至室温即得。
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