CN106566988A - 一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料，包括以下重量百分比的原料：C 0.12～0.22%、Cr 1.2～2%、Ni 0.5～1.5%、Mn 0.8～1.5%、Cu 0.3～0.8%、Si 0.8～1.4%、Nb 0.05～0.2%、Be 0.2～1.2%、Ta 0.02～0.08%、Zr 0.02～0.08%、V 0.02～0.08%、Ce 0.02～0.08%、稀土0.1～0.2%、余量为Fe。本发明提出的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料，具有良好的耐腐蚀性及耐磨性，防锈性好、硬度高，韧性和脆性好，本发明提出的制备方法可使合金钢材料的性能更加稳定均一，铸件成品率及生产效率高，成本低，值得推广。

Description

一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料及其制备方法。
背景技术
合金钢指钢里除铁、碳外，还加入了其他的合金元素。合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。合金钢种类很多，通常按合金元素含量多少分为低合金钢、中合金钢、高合金钢。泵阀是泵和阀门的统称，是用来输送液体，包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等；也可输送气体、气液混合物、固液混合物，如泥浆、煤浆、矿浆等，以及气固液三相混合物，如水空气泥沙等。泵阀的工作环境各异，往往会用于恶劣条件下，因此对于材料的要求很高，随着工业技术的飞速发展，泵阀用合金钢材料的品种性能也越来越多，合金钢某些性能也得到了很大的提高，但是综合性能不佳，仍存在耐磨性不高、硬度不够、防锈性能差、耐腐蚀性能差、耐高低温性能不稳定、脆性和韧性不好等问题，因此在很多情况下还不能完全满足生产的需求，对于泵阀用合金钢材料综合性能要求较高，因此在合金钢性能、生产效率及生产成本方法都还有待提高。基于上述陈述，本发明提出了一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料及其制备方法。
一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料，包括以下重量百分比的原料：C 0.12～0.22%、Cr1.2～2%、Ni 0.5～1.5%、Mn 0.8～1.5%、Cu 0.3～0.8%、Si 0.8～1.4%、Nb 0.05～0.2%、Be0.2～1.2%、Ta 0.02～0.08%、Zr 0.02～0.08%、V 0.02～0.08%、Ce 0.02～0.08%、稀土0.1～0.2%、余量为Fe。
优选的，所述的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料，包括以下重量百分比的原料：C0.15～0.20%、Cr 1.5～1.8%、Ni 0.6～1.2%、Mn 1～1.2%、Cu 0.4～0.6%、Si 1～1.2%、Nb0.1～0.15%、Be 0.5～1 %、Ta 0.03～0.06%、Zr 0.04～0.07%、V 0.04～0.06%、Ce 0.04～0.06%、稀土0.12～0.18%、余量为Fe。
优选的，所述的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料，包括以下重量百分比的原料：C0.18%、Cr 1.6%、Ni 1%、Mn 1.1%、Cu 0.5%、Si 1.1%、Nb 0.12%、Be 0.8 %、Ta 0.05%、Zr0.06%、V 0.05%、Ce 0.05%、稀土0.15%、余量为Fe。
优选的，所述Fe为生铁、废铁和海绵铁中的一种或任意组合物。
本发明还提出了一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述重量百分比的Fe投入熔炼炉中，高温加热熔化后，加入熔炼添加剂，保持熔化温度不变，继续熔炼2～5h，熔炼过程中以120～180r/min的转速进行混合搅拌，边搅拌边通入惰性气体，混合均匀得铁液；
S2、将所述重量百分比的C、Cr、Mn、Cu、Si加入到步骤S1中所得的铁液中，高温加热熔化后，加入所述重量百分比的Ni、Nb、Be、Ta、Zr、V、Ce，继续加热熔化，最后加入所述重量百分比的稀土，加热熔化后，得合金钢液，整个加热熔化过程中以300～500r/min的转速搅拌混合；
S3、将步骤S2中所得的合金钢液浇铸成铸件，将浇铸成型的铸件加热至890～1050℃后进行锻造处理，处理完毕后进行回火处理、淬火处理，处理完毕后取出铸件，自然冷却即得。
优选的，所述步骤S1中的熔炼添加剂由氧化镁、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙混合制成，各组分的重点百分比为氧化镁20～30%、二氧化硅20～30%、三氧化二铝20～30%、氧化钙20～30%，总重量百分比为100%。
优选的，所述步骤S1中的熔炼添加剂的加入量与Fe总量比为0.06～0.1:1～10。
优选的，所述步骤S3中的回火处理温度450～550℃，淬火处理温度为680～800℃。
本发明提出的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料，综合性能好，完全满足泵阀用需要，具有良好的耐腐蚀性及耐磨性，防锈性好、硬度高，韧性和脆性好，本发明还提出了一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料的制备方法，以Fe、C为基材，依次加入其它原料混合制成合金钢，本发明提出的制备方法可使合金钢材料的性能更加稳定均一，生产出的铸件成品率高，生产效率高，生产成本相对较低，不会对环境造成污染，本发明提出的耐腐蚀泵阀用合金钢材料，还可应用于其他机械零件的铸造，应用范围广，值得推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料，包括以下重量百分比的原料：C 0.15%、Cr 1.8%、Ni 0.5%、Mn 0.9%、Cu 0.4%、Si 1.2%、Nb 0.08%、Be 0.8%、Ta 0.06%、Zr 0.04%、V0.05%、Ce 0.06%、稀土0.15%、余量为Fe。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述重量百分比的Fe投入熔炼炉中，高温加热熔化后，加入由氧化镁、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙混合制成熔炼添加剂，其中，熔炼添加剂的加入量与Fe总量比为0.07:5，保持熔化温度不变，继续熔炼4h，熔炼过程中以150r/min的转速进行混合搅拌，边搅拌边通入惰性气体，混合均匀得铁液；
S2、将所述重量百分比的C、Cr、Mn、Cu、Si加入到步骤S1中所得的铁液中，高温加热熔化后，加入所述重量百分比的Ni、Nb、Be、Ta、Zr、V、Ce，继续加热熔化，最后加入所述重量百分比的稀土，加热熔化后，得合金钢液，整个加热熔化过程中以400r/min的转速搅拌混合；
S3、将步骤S2中所得的合金钢液浇铸成铸件，将浇铸成型的铸件加热至1000℃后进行锻造处理，处理完毕后进行回火处理，回火温度为480℃，然后进行淬火处理，淬火温度为700℃，处理完毕后取出铸件，自然冷却即得。
实施例二
本发明提出的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料，包括以下重量百分比的原料：C 0.2%、Cr1.2%、Ni 1.2%、Mn 1.2%、Cu 0.5%、Si 1.1%、Nb 0.15%、Be 0.6%、Ta 0.05%、Zr 0.08%、V0.02%、Ce 0.08%、稀土0.12%、余量为Fe。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述重量百分比的Fe投入熔炼炉中，高温加热熔化后，加入由氧化镁、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙混合制成熔炼添加剂，其中，熔炼添加剂的加入量与Fe总量比为0.09:3，保持熔化温度不变，继续熔炼2h，熔炼过程中以180r/min的转速进行混合搅拌，边搅拌边通入惰性气体，混合均匀得铁液；
S2、将所述重量百分比的C、Cr、Mn、Cu、Si加入到步骤S1中所得的铁液中，高温加热熔化后，加入所述重量百分比的Ni、Nb、Be、Ta、Zr、V、Ce，继续加热熔化，最后加入所述重量百分比的稀土，加热熔化后，得合金钢液，整个加热熔化过程中以350r/min的转速搅拌混合；
S3、将步骤S2中所得的合金钢液浇铸成铸件，将浇铸成型的铸件加热至890℃后进行锻造处理，处理完毕后进行回火处理，回火温度为520℃，然后进行淬火处理，淬火温度为680℃，处理完毕后取出铸件，自然冷却即得。
实施例三
本发明提出的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料，包括以下重量百分比的原料：C 0.12%、Cr 2%、Ni 0.8%、Mn 1%、Cu 0.8%、Si 0.8%、Nb 0.1%、Be 1.2%、Ta 0.02%、Zr 0.05%、V0.05%、Ce 0.04%、稀土0.2%、余量为Fe。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述重量百分比的Fe投入熔炼炉中，高温加热熔化后，加入由氧化镁、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙混合制成熔炼添加剂，其中，熔炼添加剂的加入量与Fe总量比为0.06:1，保持熔化温度不变，继续熔炼5h，熔炼过程中以120r/min的转速进行混合搅拌，边搅拌边通入惰性气体，混合均匀得铁液；
S2、将所述重量百分比的C、Cr、Mn、Cu、Si加入到步骤S1中所得的铁液中，高温加热熔化后，加入所述重量百分比的Ni、Nb、Be、Ta、Zr、V、Ce，继续加热熔化，最后加入所述重量百分比的稀土，加热熔化后，得合金钢液，整个加热熔化过程中以500r/min的转速搅拌混合；
S3、将步骤S2中所得的合金钢液浇铸成铸件，将浇铸成型的铸件加热至950℃后进行锻造处理，处理完毕后进行回火处理，回火温度为500℃，然后进行淬火处理，淬火温度为800℃，处理完毕后取出铸件，自然冷却即得。
实施例四
本发明提出的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料，包括以下重量百分比的原料：C 0.18%、Cr 1.5%、Ni 1%、Mn 1.5%、Cu 0.3%、Si 1%、Nb 0.2%、Be 0.5%、Ta 0.08%、Zr 0.02%、V0.08%、Ce 0.02%、稀土0.1%、余量为Fe。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述重量百分比的Fe投入熔炼炉中，高温加热熔化后，加入由氧化镁、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙混合制成熔炼添加剂，其中，熔炼添加剂的加入量与Fe总量比为0.1:10，保持熔化温度不变，继续熔炼3h，熔炼过程中以170r/min的转速进行混合搅拌，边搅拌边通入惰性气体，混合均匀得铁液；
S2、将所述重量百分比的C、Cr、Mn、Cu、Si加入到步骤S1中所得的铁液中，高温加热熔化后，加入所述重量百分比的Ni、Nb、Be、Ta、Zr、V、Ce，继续加热熔化，最后加入所述重量百分比的稀土，加热熔化后，得合金钢液，整个加热熔化过程中以450r/min的转速搅拌混合；
S3、将步骤S2中所得的合金钢液浇铸成铸件，将浇铸成型的铸件加热至1050℃后进行锻造处理，处理完毕后进行回火处理，回火温度为450℃，然后进行淬火处理，淬火温度为750℃，处理完毕后取出铸件，自然冷却即得。
实施例五
本发明提出的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料，包括以下重量百分比的原料：C 0.22%、Cr 1.6%、Ni 1.5%、Mn 0.8%、Cu 0.6%、Si 1.4%、Nb 0.12%、Be 1%、Ta 0.03%、Zr 0.06%、V0.04%、Ce 0.05%、稀土0.18%、余量为Fe。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述重量百分比的Fe投入熔炼炉中，高温加热熔化后，加入由氧化镁、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙混合制成熔炼添加剂，其中，熔炼添加剂的加入量与Fe总量比为0.08:2，保持熔化温度不变，继续熔炼4h，熔炼过程中以160r/min的转速进行混合搅拌，边搅拌边通入惰性气体，混合均匀得铁液；
S2、将所述重量百分比的C、Cr、Mn、Cu、Si加入到步骤S1中所得的铁液中，高温加热熔化后，加入所述重量百分比的Ni、Nb、Be、Ta、Zr、V、Ce，继续加热熔化，最后加入所述重量百分比的稀土，加热熔化后，得合金钢液，整个加热熔化过程中以300r/min的转速搅拌混合；
S3、将步骤S2中所得的合金钢液浇铸成铸件，将浇铸成型的铸件加热至900℃后进行锻造处理，处理完毕后进行回火处理，回火温度为550℃，然后进行淬火处理，淬火温度为720℃，处理完毕后取出铸件，自然冷却即得。
本发明提出的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料，综合性能好，完全满足泵阀用需要，具有良好的耐腐蚀性及耐磨性，防锈性好、硬度高，韧性和脆性好，本发明还提出了一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料的制备方法，以Fe、C为基材，依次加入其它原料混合制成合金钢，本发明提出的制备方法可使合金钢材料的性能更加稳定均一，生产出的铸件成品率高，生产效率高，生产成本相对较低，不会对环境造成污染，本发明提出的耐腐蚀泵阀用合金钢材料，还可应用于其他机械零件的铸造，应用范围广，值得推广。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：C 0.12～0.22%、Cr 1.2～2%、Ni 0.5～1.5%、Mn 0.8～1.5%、Cu 0.3～0.8%、Si 0.8～1.4%、Nb 0.05～0.2%、Be 0.2～1.2%、Ta 0.02～0.08%、Zr 0.02～0.08%、V 0.02～0.08%、Ce 0.02～0.08%、稀土0.1～0.2%、余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：C 0.15～0.20%、Cr 1.5～1.8%、Ni 0.6～1.2%、Mn 1～1.2%、Cu 0.4～0.6%、Si1～1.2%、Nb 0.1～0.15%、Be 0.5～1 %、Ta 0.03～0.06%、Zr 0.04～0.07%、V 0.04～0.06%、Ce 0.04～0.06%、稀土0.12～0.18%、余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：C 0.18%、Cr 1.6%、Ni 1%、Mn 1.1%、Cu 0.5%、Si 1.1%、Nb 0.12%、Be 0.8 %、Ta0.05%、Zr 0.06%、V 0.05%、Ce 0.05%、稀土0.15%、余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料，其特征在于，所述Fe为生铁、废铁和海绵铁中的一种或任意组合物。
5.一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将所述重量百分比的Fe投入熔炼炉中，高温加热熔化后，加入熔炼添加剂，保持熔化温度不变，继续熔炼2～5h，熔炼过程中以120～180r/min的转速进行混合搅拌，边搅拌边通入惰性气体，混合均匀得铁液；
S2、将所述重量百分比的C、Cr、Mn、Cu、Si加入到步骤S1中所得的铁液中，高温加热熔化后，加入所述重量百分比的Ni、Nb、Be、Ta、Zr、V、Ce，继续加热熔化，最后加入所述重量百分比的稀土，加热熔化后，得合金钢液，整个加热熔化过程中以300～500r/min的转速搅拌混合；
S3、将步骤S2中所得的合金钢液浇铸成铸件，将浇铸成型的铸件加热至890～1050℃后进行锻造处理，处理完毕后进行回火处理、淬火处理，处理完毕后取出铸件，自然冷却即得。
6.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的熔炼添加剂由氧化镁、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙混合制成，各组分的重点百分比为氧化镁20～30%、二氧化硅20～30%、三氧化二铝20～30%、氧化钙20～30%，总重量百分比为100%。
7.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的熔炼添加剂的加入量与Fe总量比为0.06～0.1:1～10。
8.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀泵阀用合金钢材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的回火处理温度450～550℃，淬火处理温度为680～800℃。
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