CN105463340A - 一种高韧性高锰低镍不锈钢泵阀铸件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高韧性高锰低镍不锈钢泵阀铸件，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增加了Mn元素的用量，降低了Ni元素的用量，生产成本得到控制，在Mo、Ti、V等元素的协同作用下，使得该材料具备优良的力学性能，强度得到改善，低温抗冲击韧性尤佳，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，除杂化渣效率高，可有效的提高钢液的纯净度，细化合金组织，改善材料力学性能和铸造质量，经多次热处理后的铸件性能稳定，经久耐用，达到了节能高效的生产效果。

Description

一种高韧性高锰低镍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，尤其涉及一种高韧性高锰低镍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，提供一种高韧性高锰低镍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：

一种高韧性高锰低镍不锈钢泵阀铸件，该不锈钢铸件中各组分的重量百分数为：Cr：12.0-15.0%、Mn：4.0-5.0%、Si：0.5-0.6%、Ni：1.5-2.0%、Mo：1.5-1.8%、Cu：1.8-2.0%、V：0.2-0.3%、Ti：2.5-3.0%、N：0.4-0.5%、S＜0.03％、P＜0.03％、C≤0.25%、精炼剂0.3-0.4%，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。

所述的一种高韧性高锰低镍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℃-1540℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1500-1580℃，精炼处理40-60min，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90-100℃/h的升温速率加热至780-820℃，保温4-6h，随后水冷淬火至550-600℃，保温2-3h后继续空冷至300-350℃，保温1-2h后以105-115℃/h的速度升温至600-650℃，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增加了Mn元素的用量，降低了Ni元素的用量，生产成本得到控制，在Mo、Ti、V等元素的协同作用下，使得该材料具备优良的力学性能，强度得到改善，低温抗冲击韧性尤佳，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，除杂化渣效率高，可有效的提高钢液的纯净度，细化合金组织，改善材料力学性能和铸造质量，经多次热处理后的铸件性能稳定，经久耐用，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：12.0%、Mn：4.0%、Si：0.5%、Ni：1.5%、Mo：1.5%、Cu：1.8%、V：0.2%、Ti：2.5%、N：0.4%、S＜0.03％、P＜0.03％、C：0.25%、精炼剂0.3%，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1480℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1520℃，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90℃/h的升温速率加热至780℃，保温4h，随后水冷淬火至550℃，保温2h后继续空冷至300℃，保温1h后以105℃/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：1024MPa；屈服强度：435.5MPa；断裂强度：546.5MPa；断裂前塑性应变：3.4%；冲击韧性：84.3J/cm²；弹性模量：235.8GPa；在酸碱溶液中材料的腐蚀速率≤0.005mm/a。

Claims (3)

1.一种高韧性高锰低镍不锈钢泵阀铸件，其特征在于，该不锈钢铸件中各组分的重量百分数为：Cr：12.0-15.0%、Mn：4.0-5.0%、Si：0.5-0.6%、Ni：1.5-2.0%、Mo：1.5-1.8%、Cu：1.8-2.0%、V：0.2-0.3%、Ti：2.5-3.0%、N：0.4-0.5%、S＜0.03％、P＜0.03％、C≤0.25%、精炼剂0.3-0.4%，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的一种高韧性高锰低镍不锈钢泵阀铸件，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所述的一种高韧性高锰低镍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℃-1540℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1500-1580℃，精炼处理40-60min，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90-100℃/h的升温速率加热至780-820℃，保温4-6h，随后水冷淬火至550-600℃，保温2-3h后继续空冷至300-350℃，保温1-2h后以105-115℃/h的速度升温至600-650℃，保温2-3h后空冷至室温即得。