CN105441825A - 一种耐高温抗蠕变的高锰不锈钢泵阀铸件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温抗蠕变的高锰不锈钢泵阀铸件，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Mn、Mg、V等元素的用量，赋予了不锈钢铸件材料高的强度和硬度，材料中晶粒细小，具备良好的高温强度和蠕变抗力，耐磨损性能提高，加入的由蜂窝陶瓷粉负载的纳米化Ca-RE中间合金粉和石墨烯的复合精炼剂，其在钢液中分散更均匀，具备高的热稳定性，除杂化渣效率更高，可有效的提高钢液的纯净度，改善铸件质量，经多次热处理后得到的不锈钢性能稳定，经久耐用，达到节能高效的生产效果。

Description

一种耐高温抗蠕变的高锰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，尤其涉及一种耐高温抗蠕变的高锰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，提供一种耐高温抗蠕变的高锰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：
一种耐高温抗蠕变的高锰不锈钢泵阀铸件，该不锈钢铸件中各组分的重量百分数为：Cr：10-12％、Mn：12-15％、Ni：0.5-1.0％、Mg：1.0-1.5％、Sb：0.4-0.5%、N：0.08-0.1％、Si：0.2-0.3％、V：0.4-0.5%、Sr：0.8-1.0%、S＜0.03％、P＜0.03％、C≤0.25%、精炼剂0.3-0.4%，余量是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。
所述的一种耐高温抗蠕变的高锰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1550℃-1680℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1650-1740℃，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105-115℃/h的升温速率加热至720-780℃，保温3-4h，随后水冷淬火至550-650℃，保温2-3h后继续空冷至320-350℃，保温1-2h后以120-135℃/h的速度升温至550-625℃，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Mn、Mg、V等元素的用量，赋予了不锈钢铸件材料高的强度和硬度，材料中晶粒细小，具备良好的高温强度和蠕变抗力，耐磨损性能提高，加入的由蜂窝陶瓷粉负载的纳米化Ca-RE中间合金粉和石墨烯的复合精炼剂，其在钢液中分散更均匀，具备高的热稳定性，除杂化渣效率更高，可有效的提高钢液的纯净度，改善铸件质量，经多次热处理后得到的不锈钢性能稳定，经久耐用，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：10％、Mn：12％、Ni：0.5％、Mg：1.0％、Sb：0.4%、N：0.08％、Si：0.2％、V：0.4%、Sr：0.8%、S＜0.03％、P＜0.03％、C：0.25%、精炼剂0.3%，余量是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2h，球磨结束后加入蜂窝陶瓷粉，继续研磨20min，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105℃/h的升温速率加热至720℃，保温3h，随后水冷淬火至550℃，保温2h后继续空冷至320℃，保温1h后以120℃/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：
25℃时拉伸强度：756.4MPa，屈服强度：425.4MPa，冲击韧性：73.4J/cm2；400℃时拉伸强度为：625.4MPa，屈服强度：354.6MPa，冲击韧性：68.4J/cm2；600℃时拉伸强度：554.5MPa，屈服强度：285.4MPa，冲击韧性：58.6J/cm2；其在酸碱溶液中材料的腐蚀速率≤0.005mm/a。

Claims (3)

1.一种耐高温抗蠕变的高锰不锈钢泵阀铸件，其特征在于，该不锈钢铸件中各组分的重量百分数为：Cr：10-12％、Mn：12-15％、Ni：0.5-1.0％、Mg：1.0-1.5％、Sb：0.4-0.5%、N：0.08-0.1％、Si：0.2-0.3％、V：0.4-0.5%、Sr：0.8-1.0%、S＜0.03％、P＜0.03％、C≤0.25%、精炼剂0.3-0.4%，余量是Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种耐高温抗蠕变的高锰不锈钢泵阀铸件，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所述的一种耐高温抗蠕变的高锰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1550℃-1680℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1650-1740℃，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105-115℃/h的升温速率加热至720-780℃，保温3-4h，随后水冷淬火至550-650℃，保温2-3h后继续空冷至320-350℃，保温1-2h后以120-135℃/h的速度升温至550-625℃，保温2-3h后空冷至室温即得。
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