CN107254636A - 一种泵用合金钢材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泵用合金钢材料及其制备方法，该合金钢材料，由以下按照质量百分比的原料组成：铝8.5‑9.3%、钬0.08‑0.16%、镝0.03‑0.07%、碳0.1‑0.18%、锑0.2‑0.6%、钨1.1‑1.9%，余量为铁。将铝、碳、锑、钨、铁放入真空熔炼炉中抽真空加热、充入惰性气体加热，再添加钬、镝经过抽真空加热、静置、压铸、均匀化、水淬、时效处理等步骤即得。本发明通原料配比合理，经过合理控制处理工艺制得的合金钢具有极佳的耐磨性好、韧性好、强度高、耐冲击、硬度高、耐高温、使用寿命长、易焊接的特点；不易发生冷脆低温转变，抗疲劳性强，经久耐用，品质稳定均一，致密性好。本发明合金钢适用于强磨损环境中工作的部件，极适用于泵领域。

Description

一种泵用合金钢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金技术领域，具体是一种泵用合金钢材料及其制备方法。
背景技术
泵是输送流体或使流体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体，也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体。在化工和石油部门的生产中，原料、半成品和成品大多是液体，而将原料制成半成品和成品，需要经过复杂的工艺过程，泵在这些过程中起到了输送液体和提供化学反应的压力流量的作用，此外，在很多装置中还用泵来调节温度。在农业生产中，泵是主要的排灌机械。我国农村幅员广阔，每年农村都需要大量的泵，一般来说农用泵占泵总产量一半以上。在矿业和冶金工业中，泵也是使用最多的设备。矿井需要用泵排水，在选矿、冶炼和轧制过程中，需用泵来供水等。在电力部门，核电站需要核主泵、二级泵、三级泵、热电厂需要大量的锅炉给水泵、冷凝水泵、油气混输泵、循环水泵和灰渣泵等。在国防建设中，飞机襟翼、尾舵和起落架的调节、军舰和坦克炮塔的转动、潜艇的沉浮等都需要用泵。高压和有放射性的液体，有的还要求泵无任何泄漏等。总之，无论是飞机、火箭、坦克、潜艇、还是钻井、采矿、火车、船舶，或者是日常的生活，到处都需要用泵，到处都有泵在运行。正是这样，所以把泵列为通用机械，它是机械工业中的一类主要产品。泵用的合金钢有多种多样，技术有很大进步，但是仍有很多问题存在，如耐磨性、硬度、防锈性能、耐腐蚀性能、耐高低温性能、脆性、韧性等，在很多场合还不能满足生产的要求，还需要进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种泵用合金钢材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种泵用合金钢材料，由以下按照质量百分比的原料组成：铝8.5-9.3%、钬0.08-0.16%、镝0.03-0.07%、碳0.1-0.18%、锑0.2-0.6%、钨1.1-1.9%，余量为铁。
作为本发明进一步的方案：所述泵用合金钢材料，由以下按照质量百分比的原料组成：铝8.7-9.1%、钬0.1-0.14%、镝0.04-0.06%、碳0.12-0.16%、锑0.3-0.5%、钨1.3-1.7%，余量为铁。
作为本发明进一步的方案：所述泵用合金钢材料，由以下按照质量百分比的原料组成：铝8.9%、钬0.12%、镝0.05%、碳0.14%、锑0.4%、钨1.5%，余量为铁。
一种泵用合金钢材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将铝、碳、锑、钨、铁放入真空熔炼炉中，抽真空至5.5×10-3Pa以上，开始升温，待温度升至730-750℃后在该温度下保持0.8-0.9h，继续升温至1120-1150℃时停止抽真空并向真空熔炼炉中充入惰性气体至8.5×103Pa，在该温度下搅拌1.2-1.4h；然后继续升温至1220-1240℃，再充入惰性气体至9.5×104Pa，在该温度下搅拌1-1.2h，降温至600℃，制得合金料；
2）将钬、镝置入合金料中，在600℃下抽真空至5×10-3Pa以上，然后在1.5h的时间中升温至950-980℃，并在该温度下保温0.8-1h，然后每分钟上升2℃，升温至1080℃，再该温度下保温0.7-0.9h，然后每3min升温1℃，升温至1380℃，静置1.5-1.6h，制得精炼液；
3）将精炼液降温至720-750℃后压铸到经过预热至305-315℃的模具型腔中，其中充型开始时的精炼液熔体流速为0.3m/s、铸造压力为70MPa，充型率超过64％后，提高精炼液的熔体流速至2.2m/s、铸造压力为102MPa，直至充型压铸结束；
4）将上述铸件在480℃条件下均匀化35h后水淬至室温后，再在300℃保温5-6h，然后在220-230℃进行12-15h的时效处理，即得。
作为本发明进一步的方案：步骤1）中，升温至1140℃时停止抽真空。
作为本发明进一步的方案：步骤2）中，静置1.55h。
作为本发明进一步的方案：步骤3）中，模具型腔预热至310℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通在碳钢上添加钬、镝、锑、钨等元素，原料配比合理，经过合理控制处理工艺制得的合金钢具有极佳的耐磨性好、韧性好、强度高、耐冲击、硬度高、耐高温、使用寿命长、易焊接的特点；不易发生冷脆低温转变，抗疲劳性强，经久耐用，品质稳定均一，致密性好。本发明合金钢适用于强磨损环境中工作的部件，极适用于泵领域。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种泵用合金钢材料，由以下按照质量百分比的原料组成：铝8.5%、钬0.08%、镝0.03%、碳0.1%、锑0.2%、钨1.1%，余量为铁。将铝、碳、锑、钨、铁放入真空熔炼炉中，抽真空至5.5×10-3Pa以上，开始升温，待温度升至730℃后在该温度下保持0.8h，继续升温至1120℃时停止抽真空并向真空熔炼炉中充入惰性气体至8.5×103Pa，在该温度下搅拌1.2h；然后继续升温至1220℃，再充入惰性气体至9.5×104Pa，在该温度下搅拌1h，降温至600℃，制得合金料。将钬、镝置入合金料中，在600℃下抽真空至5×10-3Pa以上，然后在1.5h的时间中升温至950℃，并在该温度下保温0.8h，然后每分钟上升2℃，升温至1080℃，再该温度下保温0.7h，然后每3min升温1℃，升温至1380℃，静置1.5h，制得精炼液。将精炼液降温至720℃后压铸到经过预热至305℃的模具型腔中，其中充型开始时的精炼液熔体流速为0.3m/s、铸造压力为70MPa，充型率超过64％后，提高精炼液的熔体流速至2.2m/s、铸造压力为102MPa，直至充型压铸结束。将上述铸件在480℃条件下均匀化35h后水淬至室温后，再在300℃保温5h，然后在220℃进行12h的时效处理，即得。
本发明用于泵的合金钢材料的机械性能为：拉伸强度1360MPa，屈服强度975MPa，延伸率13.4％，断面收缩率24.1％，冲击吸收功53J，冲击韧性63J/cm2，硬度293HB。
实施例2
本发明实施例中，一种泵用合金钢材料，由以下按照质量百分比的原料组成：铝9.3%、钬0.16%、镝0.07%、碳0.18%、锑0.6%、钨1.9%，余量为铁。将铝、碳、锑、钨、铁放入真空熔炼炉中，抽真空至5.5×10-3Pa以上，开始升温，待温度升至750℃后在该温度下保持0.9h，继续升温至1150℃时停止抽真空并向真空熔炼炉中充入惰性气体至8.5×103Pa，在该温度下搅拌1.4h；然后继续升温至1240℃，再充入惰性气体至9.5×104Pa，在该温度下搅拌1.2h，降温至600℃，制得合金料。将钬、镝置入合金料中，在600℃下抽真空至5×10-3Pa以上，然后在1.5h的时间中升温至980℃，并在该温度下保温1h，然后每分钟上升2℃，升温至1080℃，再该温度下保温0.9h，然后每3min升温1℃，升温至1380℃，静置1.6h，制得精炼液。将精炼液降温至750℃后压铸到经过预热至315℃的模具型腔中，其中充型开始时的精炼液熔体流速为0.3m/s、铸造压力为70MPa，充型率超过64％后，提高精炼液的熔体流速至2.2m/s、铸造压力为102MPa，直至充型压铸结束。将上述铸件在480℃条件下均匀化35h后水淬至室温后，再在300℃保温6h，然后在230℃进行15h的时效处理，即得。
本发明用于泵的合金钢材料的机械性能为：拉伸强度1362MPa，屈服强度979MPa，延伸率13.5％，断面收缩率24.3％，冲击吸收功54J，冲击韧性64J/cm2，硬度295HB。
实施例3
本发明实施例中，一种泵用合金钢材料，由以下按照质量百分比的原料组成：铝8.7%、钬0.1%、镝0.04%、碳0.12%、锑0.3%、钨1.3%，余量为铁。将铝、碳、锑、钨、铁放入真空熔炼炉中，抽真空至5.5×10-3Pa以上，开始升温，待温度升至740℃后在该温度下保持0.85h，继续升温至1140℃时停止抽真空并向真空熔炼炉中充入惰性气体至8.5×103Pa，在该温度下搅拌1.3h；然后继续升温至1230℃，再充入惰性气体至9.5×104Pa，在该温度下搅拌1.1h，降温至600℃，制得合金料。将钬、镝置入合金料中，在600℃下抽真空至5×10-3Pa以上，然后在1.5h的时间中升温至960℃，并在该温度下保温0.9h，然后每分钟上升2℃，升温至1080℃，再该温度下保温0.8h，然后每3min升温1℃，升温至1380℃，静置1.55h，制得精炼液。将精炼液降温至740℃后压铸到经过预热至310℃的模具型腔中，其中充型开始时的精炼液熔体流速为0.3m/s、铸造压力为70MPa，充型率超过64％后，提高精炼液的熔体流速至2.2m/s、铸造压力为102MPa，直至充型压铸结束。将上述铸件在480℃条件下均匀化35h后水淬至室温后，再在300℃保温5.5h，然后在225℃进行13h的时效处理，即得。
本发明用于泵的合金钢材料的机械性能为：拉伸强度1380MPa，屈服强度981MPa，延伸率13.8％，断面收缩率24.8％，冲击吸收功57J，冲击韧性68J/cm2，硬度298HB。
实施例4
本发明实施例中，一种泵用合金钢材料，由以下按照质量百分比的原料组成：铝9.1%、钬0.14%、镝0.06%、碳0.16%、锑0.5%、钨1.7%，余量为铁。将铝、碳、锑、钨、铁放入真空熔炼炉中，抽真空至5.5×10-3Pa以上，开始升温，待温度升至740℃后在该温度下保持0.85h，继续升温至1140℃时停止抽真空并向真空熔炼炉中充入惰性气体至8.5×103Pa，在该温度下搅拌1.3h；然后继续升温至1230℃，再充入惰性气体至9.5×104Pa，在该温度下搅拌1.1h，降温至600℃，制得合金料。将钬、镝置入合金料中，在600℃下抽真空至5×10-3Pa以上，然后在1.5h的时间中升温至960℃，并在该温度下保温0.9h，然后每分钟上升2℃，升温至1080℃，再该温度下保温0.8h，然后每3min升温1℃，升温至1380℃，静置1.55h，制得精炼液。将精炼液降温至740℃后压铸到经过预热至310℃的模具型腔中，其中充型开始时的精炼液熔体流速为0.3m/s、铸造压力为70MPa，充型率超过64％后，提高精炼液的熔体流速至2.2m/s、铸造压力为102MPa，直至充型压铸结束。将上述铸件在480℃条件下均匀化35h后水淬至室温后，再在300℃保温5.5h，然后在225℃进行13h的时效处理，即得。
本发明用于泵的合金钢材料的机械性能为：拉伸强度1395MPa，屈服强度984MPa，延伸率13.7％，断面收缩率24.7％，冲击吸收功59J，冲击韧性69J/cm2，硬度297HB。
实施例5
本发明实施例中，一种泵用合金钢材料，由以下按照质量百分比的原料组成：铝8.9%、钬0.12%、镝0.05%、碳0.14%、锑0.4%、钨1.5%，余量为铁。将铝、碳、锑、钨、铁放入真空熔炼炉中，抽真空至5.5×10-3Pa以上，开始升温，待温度升至740℃后在该温度下保持0.85h，继续升温至1140℃时停止抽真空并向真空熔炼炉中充入惰性气体至8.5×103Pa，在该温度下搅拌1.3h；然后继续升温至1230℃，再充入惰性气体至9.5×104Pa，在该温度下搅拌1.1h，降温至600℃，制得合金料。将钬、镝置入合金料中，在600℃下抽真空至5×10-3Pa以上，然后在1.5h的时间中升温至960℃，并在该温度下保温0.9h，然后每分钟上升2℃，升温至1080℃，再该温度下保温0.8h，然后每3min升温1℃，升温至1380℃，静置1.55h，制得精炼液。将精炼液降温至740℃后压铸到经过预热至310℃的模具型腔中，其中充型开始时的精炼液熔体流速为0.3m/s、铸造压力为70MPa，充型率超过64％后，提高精炼液的熔体流速至2.2m/s、铸造压力为102MPa，直至充型压铸结束。将上述铸件在480℃条件下均匀化35h后水淬至室温后，再在300℃保温5.5h，然后在225℃进行13h的时效处理，即得。
本发明用于泵的合金钢材料的机械性能为：拉伸强度1410MPa，屈服强度992MPa，延伸率14.1％，断面收缩率25.0％，冲击吸收功63J，冲击韧性75J/cm2，硬度300HB。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种泵用合金钢材料，其特征在于，由以下按照质量百分比的原料组成：铝8.5-9.3%、钬0.08-0.16%、镝0.03-0.07%、碳0.1-0.18%、锑0.2-0.6%、钨1.1-1.9%，余量为铁。
2.根据权利要求1所述的泵用合金钢材料，其特征在于，由以下按照质量百分比的原料组成：铝8.7-9.1%、钬0.1-0.14%、镝0.04-0.06%、碳0.12-0.16%、锑0.3-0.5%、钨1.3-1.7%，余量为铁。
3.根据权利要求1所述的泵用合金钢材料，其特征在于，由以下按照质量百分比的原料组成：铝8.9%、钬0.12%、镝0.05%、碳0.14%、锑0.4%、钨1.5%，余量为铁。
4.一种泵用合金钢材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将铝、碳、锑、钨、铁放入真空熔炼炉中，抽真空至5.5×10-3Pa以上，开始升温，待温度升至730-750℃后在该温度下保持0.8-0.9h，继续升温至1120-1150℃时停止抽真空并向真空熔炼炉中充入惰性气体至8.5×103Pa，在该温度下搅拌1.2-1.4h；然后继续升温至1220-1240℃，再充入惰性气体至9.5×104Pa，在该温度下搅拌1-1.2h，降温至600℃，制得合金料；
2）将钬、镝置入合金料中，在600℃下抽真空至5×10-3Pa以上，然后在1.5h的时间中升温至950-980℃，并在该温度下保温0.8-1h，然后每分钟上升2℃，升温至1080℃，再该温度下保温0.7-0.9h，然后每3min升温1℃，升温至1380℃，静置1.5-1.6h，制得精炼液；
3）将精炼液降温至720-750℃后压铸到经过预热至305-315℃的模具型腔中，其中充型开始时的精炼液熔体流速为0.3m/s、铸造压力为70MPa，充型率超过64％后，提高精炼液的熔体流速至2.2m/s、铸造压力为102MPa，直至充型压铸结束；
4）将上述铸件在480℃条件下均匀化35h后水淬至室温后，再在300℃保温5-6h，然后在220-230℃进行12-15h的时效处理，即得。
5.根据权利要求4所述的泵用合金钢材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，升温至1140℃时停止抽真空。
6.根据权利要求4所述的泵用合金钢材料的制备方法，其特征在于，步骤2）中，静置1.55h。
7.根据权利要求4所述的泵用合金钢材料的制备方法，其特征在于，步骤3）中，模具型腔预热至305-315℃。
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