CN109055870A - 一种分体阀帽针阀用不锈钢材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分体阀帽针阀用不锈钢材料，涉及不锈钢材料技术领域，各组成成分及其质量百分比为：C：0.01‑0.03%，Nb：0.12‑0.18%，W：0.04‑0.09%，Cr：19‑26%；Ni：0.58‑0.62%，Mn：0.66‑0.76%，Ti：0.04‑0.06%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明还公开了一种分体阀帽针阀用不锈钢材料的制备方法，不仅有效地提高了不锈钢材料的强度，而且使不锈钢材料的耐水蚀性能提高了25‑29%。

Description

一种分体阀帽针阀用不锈钢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及不锈钢材料技术领域，特别是涉及一种分体阀帽针阀用不锈钢材料及其制备方法。
背景技术
针阀是一种微调阀，其阀塞为针形，主要用作调节气流量。微调阀要求阀口开启逐渐变大，从关闭到开启最大能连续细微地调节。针形阀塞即能实现这种功能。针形阀塞一般用经过淬火的钢制长针，而阀座是用锡、铜等软质材料制成。
现有针阀的阀体一般由不锈钢材料制成。不锈钢是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢，而将耐化学腐蚀介质(酸、碱、盐等化学浸蚀)腐蚀的钢种称为耐酸钢。由于阀体中始终有水流动，长时间使用容易被水冲蚀，且强度一般，阀门的使用寿命不长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种分体阀帽针阀用不锈钢材料及其制备方法。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
一种分体阀帽针阀用不锈钢材料，各组成成分及其质量百分比为：C：0.01-0.03％，Nb：0.12-0.18％，W：0.04-0.09％，Cr：19-26％；Ni：0.58-0.62％，Mn：0.66-0.76％，Ti：0.04-0.06％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步地，各组成成分及其质量百分比为：C：0.01％，Nb：0.12％，W：0.04％，Cr：19％；Ni：0.58％，Mn：0.66％，Ti：0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种分体阀帽针阀用不锈钢材料，各组成成分及其质量百分比为：C：0.03％，Nb：0.18％，W：0.09％，Cr：26％；Ni：0.62％，Mn：0.76％，Ti：0.06％，余量为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种分体阀帽针阀用不锈钢材料，各组成成分及其质量百分比为：C：0.02％，Nb：0.14％，W：0.06％，Cr：23％；Ni：0.60％，Mn：0.71％，Ti：0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种分体阀帽针阀用不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将原料加入至熔炼炉中，向炉内通入氮气，然后将熔炼炉的温度提升至1450-1500℃，对原料进行冶炼直至熔融，然后加入精炼剂，精炼25-30min；
S2：将熔炼炉的温度调整至1350-1400℃，5-10min后将钢液浇注至锭模中，降温，得到坯锭；
S3：将坯锭放入加热炉中，将坯锭加热至1150-1200℃，保温15-20min后将坯锭放入油中进行淬火；然后将坯锭放入加热炉中，将其加热至850-900℃，保温60-80min，然后取出坯锭，冷却至室温；
S4：将坯锭置于氮化炉中，然后向氮化炉中加入氯化铵和石英砂，再向氮化炉内通入氨气，将氮化炉的温度调整至635-650℃，保温3-5h；
S5：将坯锭从氮化炉中取出，得到不锈钢材料。
前所述的一种分体阀帽针阀用不锈钢材料的制备方法，S1中熔炼炉内的氮气压力为0.35-0.4MPa。
前所述的一种分体阀帽针阀用不锈钢材料的制备方法，S4中氯化铵的添加量为75-80g/m3。
前所述的一种分体阀帽针阀用不锈钢材料的制备方法，S4中添加的氯化铵与石英砂的重量比为：1:3.5。
本发明的有益效果是：
(1)本发明在制备不锈钢材料的原料中添加微量的C和较多量的Cr，在冶炼后形成双相不锈钢，不仅具有良好的塑性和韧性，而且无室温脆性，焊接性能好；
(2)本发明在原料中加入W，在熔炼时会可与C反应形成碳化钨，可有效提高不锈钢材料的硬度和耐腐蚀性能，从而提高了不锈钢的抗水冲蚀性能；加入V，可在材料成型时细化晶粒，使材料加工时变形均匀，性能优异，铸造性好；加入Nb，可与原料中的C反应形成碳化物NbC，可起到细化晶粒的作用，进一步提高了不锈钢材料的铸造性，更利于塑性加工，还可防止Cr与C元素反应形成碳化物而导致晶界腐蚀，从而提高了不锈钢材料的强度；
(3)本发明在原料中还加入Mn，一小部分Mn可从FeO中夺取氧形成MnO，然后进入炉渣排出，其余Mn可在熔炼时溶于铁素体，对不锈钢材料进行强度，使不锈钢材料的强度提高12-18％，另外，Mn不能与硫化合成MnS，可减少硫对不锈钢材料的影响，从而改善了不锈钢材料的热加工性能；加入Ti，作为强碳化物形成元素，在冶炼过程中可形成稳定的碳化物，从而防止晶界腐蚀，保证不锈钢材料的性能；
(4)本发明在制得不锈钢坯锭后对其进行先淬火后回火的热处理工艺，使奥氏体形成的珠光体组织更为均匀，避免形成不同的组织而使不锈钢材料产生脆性开裂；
(5)本发明在热处理后对坯锭进行渗氮处理，氮元素有固溶强化作用，氮在不锈钢的奥氏体相中容易固溶，并有延缓碳化钨析出的效果，而且可有效地改善不锈钢的强度和耐蚀性，从而使制得的分体阀帽针阀的耐水蚀性能提高了25-29％。
具体实施方式
为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式，对本发明作出进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供了一种分体阀帽针阀用不锈钢材料，各组成成分及其质量百分比为：C：0.01％，Nb：0.12％，W：0.04％，Cr：19％；Ni：0.58％，Mn：0.66％，Ti：0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例还提供了一种分体阀帽针阀用不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将原料加入至熔炼炉中，向炉内通入氮气，氮气压力为0.35MPa，然后将熔炼炉的温度提升至1450℃，对原料进行冶炼直至熔融，然后加入精炼剂，精炼25min；
S2：将熔炼炉的温度调整至1350℃，5min后将钢液浇注至锭模中，降温，得到坯锭；
S3：将坯锭放入加热炉中，将坯锭加热至1150℃，保温15min后将坯锭放入油中进行淬火；然后将坯锭放入加热炉中，将其加热至850℃，保温60min，然后取出坯锭，冷却至室温；
S4：将坯锭置于氮化炉中，然后向氮化炉中按重量比为1:3.5加入氯化铵和石英砂，再向氮化炉内通入氨气，将氮化炉的温度调整至635℃，保温3h；其中，氯化铵的添加量以氮化炉的体积计为75g/m3。
S5：将坯锭从氮化炉中取出，得到不锈钢材料。
实施例2
本实施例提供了一种分体阀帽针阀用不锈钢材料，各组成成分及其质量百分比为：C：0.03％，Nb：0.18％，W：0.09％，Cr：26％；Ni：0.62％，Mn：0.76％，Ti：0.06％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例还提供了一种分体阀帽针阀用不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将原料加入至熔炼炉中，向炉内通入氮气，氮气压力为0.4MPa，然后将熔炼炉的温度提升至1500℃，对原料进行冶炼直至熔融，然后加入精炼剂，精炼30min；
S2：将熔炼炉的温度调整至1400℃，10min后将钢液浇注至锭模中，降温，得到坯锭；
S3：将坯锭放入加热炉中，将坯锭加热至1200℃，保温20min后将坯锭放入油中进行淬火；然后将坯锭放入加热炉中，将其加热至900℃，保温80min，然后取出坯锭，冷却至室温；
S4：将坯锭置于氮化炉中，然后向氮化炉中按重量比为1:3.5加入氯化铵和石英砂，再向氮化炉内通入氨气，将氮化炉的温度调整至650℃，保温5h；其中，氯化铵的添加量以氮化炉的体积计为80g/m3。
S5：将坯锭从氮化炉中取出，得到不锈钢材料。
实施例3
本实施例提供了一种分体阀帽针阀用不锈钢材料，各组成成分及其质量百分比为：C：0.02％，Nb：0.14％，W：0.06％，Cr：23％；Ni：0.60％，Mn：0.71％，Ti：0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例还提供了一种分体阀帽针阀用不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将原料加入至熔炼炉中，向炉内通入氮气，氮气压力为0.4MPa，然后将熔炼炉的温度提升至1480℃，对原料进行冶炼直至熔融，然后加入精炼剂，精炼28min；
S2：将熔炼炉的温度调整至1380℃，8min后将钢液浇注至锭模中，降温，得到坯锭；
S3：将坯锭放入加热炉中，将坯锭加热至11800℃，保温18min后将坯锭放入油中进行淬火；然后将坯锭放入加热炉中，将其加热至875℃，保温70min，然后取出坯锭，冷却至室温；
S4：将坯锭置于氮化炉中，然后向氮化炉中按重量比为1:3.5加入氯化铵和石英砂，再向氮化炉内通入氨气，将氮化炉的温度调整至640℃，保温4h；其中，氯化铵的添加量以氮化炉的体积计为78g/m3。
S5：将坯锭从氮化炉中取出，得到不锈钢材料。
对比例：市售无锡市钢之盛金属制品有限公司生产的不锈钢。
将实施例1-实施例3与对比例进行对比试验测试，各项性能按国标进行测定，试验条件及其他实验材料均相同，测试结果如表1所示：
试验项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
布氏硬度/HB 261 264 269 245
断裂伸长率/％ 342 338 347 331
抗拉强度/MPa 446.5 452.8 462.1 435.6
抗水蚀性能 良好 良好 优异 一般
表1
由表1可以看出，实施例1-实施例3制备的不锈钢材料，与对比例相比，不仅布氏硬度更高，而且断裂伸长率以及抗拉强度均更高，另外，抗水蚀性能也更为优异。由此可以看出，本发明制备的分体阀帽针阀用不锈钢材料与市场销售的不锈钢材料相比，各项性能参数更优，尤其是抗水蚀性能。本发明制备的分体阀帽针阀用不锈钢材料显著改善了机械性能，而且具有良好的耐水蚀性能，使用寿命延长了15-18％。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种分体阀帽针阀用不锈钢材料，其特征在于：各组成成分及其质量百分比为：C：0.01-0.03%，Nb：0.12-0.18%，W：0.04-0.09%，Cr：4.6-5.8%；Ni：0.58-0.62%，Mn：0.66-0.76%，Ti：0.04-0.06%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种分体阀帽针阀用不锈钢材料，其特征在于：各组成成分及其质量百分比为：C：0.01%，Nb：0.12%，W：0.04%，Cr：19%；Ni：0.58%，Mn：0.66%，Ti：0.04%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种分体阀帽针阀用不锈钢材料，其特征在于：各组成成分及其质量百分比为：C：0.03%，Nb：0.18%，W：0.09%，Cr：26%；Ni：0.62%，Mn：0.76%，Ti：0.06%，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种分体阀帽针阀用不锈钢材料，其特征在于：各组成成分及其质量百分比为：C：0.02%，Nb：0.14%，W：0.06%，Cr：23%；Ni：0.60%，Mn：0.71%，Ti：0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.一种如权利要求1-4任一所述的分体阀帽针阀用不锈钢材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将原料加入至熔炼炉中，向炉内通入氮气，然后将熔炼炉的温度提升至1450-1500℃，对原料进行冶炼直至熔融，然后加入精炼剂，精炼25-30min；
S2：将熔炼炉的温度调整至1350-1400℃，5-10min后将钢液浇注至锭模中，降温，得到坯锭；
S3：将坯锭放入加热炉中，将坯锭加热至1150-1200℃，保温15-20min后将坯锭放入油中进行淬火；然后将坯锭放入加热炉中，将其加热至850-900℃，保温60-80min，然后取出坯锭，冷却至室温；
S4：将坯锭置于氮化炉中，然后向氮化炉中加入氯化铵和石英砂，再向氮化炉内通入氨气，将氮化炉的温度调整至635-650℃，保温3-5h；
S5：将坯锭从氮化炉中取出，得到不锈钢材料。
6.根据权利要求5所述的一种分体阀帽针阀用不锈钢材料的制备方法，其特征在于：所述S1中熔炼炉内的氮气压力为0.35-0.4MPa。
7.根据权利要求5所述的一种分体阀帽针阀用不锈钢材料的制备方法，其特征在于：所述S4中氯化铵的添加量为75-80g/m3。
8.根据权利要求5所述的一种分体阀帽针阀用不锈钢材料的制备方法，其特征在于：所述S4中添加的氯化铵与石英砂的重量比为：1:3.5。
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