CN112593137A - 一种耐高温泵阀用合金材料及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及耐高温泵阀用合金材料技术领域，且公开了一种耐高温泵阀用合金材料，包括以下重量份数配比的原料：C：2.65‑3.O％、Si：0.5‑0.8％、Mn：0.5‑0.8％、Cr：24.0‑28.0％、Mo：0.9‑1.2％、W：0.6‑0.9％、Cu：0.9‑1.2％、V：0.3‑0.5％、Ti：0.06‑0.15％、RE：0.04‑0.12％、S：0.04‑0.06％、P：0.04‑0.06％、精炼剂0.3‑0.4％，余量是Fe及不可避免的杂质。该耐高温泵阀用合金材料及其生产工艺，通过添加有Mo、W合金和V、Ti等强碳化物形成元素的复合使用，V、Ti均是强碳化物形成元素，且细化晶粒，净化晶界，改善碳化物的形态、大小、数量与分布，提高材料综合性能效果十分明显，使碳化物的高温稳定性和红硬性更好，进而使泵阀在高温作业环境下，表现出较高抗磨性和耐高温性能。

Description

一种耐高温泵阀用合金材料及其生产工艺
技术领域
本发明涉及耐高温泵阀用合金材料技术领域，具体为一种耐高温泵阀用合金材料及其生产工艺。
背景技术
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、电子工业和城建等领域，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的耐高温性能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，故提出一种耐高温泵阀用合金材料及其生产工艺以解决上述问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐高温泵阀用合金材料及其生产工艺，具备耐高温性能好的优点，解决了目前市场上的泵阀合金钢的耐高温性能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的问题。
(二)技术方案
为实现上述耐高温性能好的目的，本发明提供如下技术方案：一种耐高温泵阀用合金材料，包括以下重量份数配比的原料：C：2.65-3.O％、Si：0.5-0.8％、Mn：0.5-0.8％、Cr：24.0-28.0％、Mo：0.9-1.2％、W：0.6-0.9％、Cu：0.9-1.2％、V：0.3-0.5％、Ti：0.06-0.15％、RE：0.04-0.12％、S：0.04-0.06％、P：0.04-0.06％、精炼剂0.3-0.4％，余量是Fe及不可避免的杂质。
优选的，包括以下重量份数配比的原料：C：2.65％、Si：0.5％、Mn：0.5％、Cr：24.0％、Mo：0.9％、W：0.6％、Cu：0.9％、V：0.3％、Ti：0.06％、RE：0.04％、S：0.04％、P：0.04％、精炼剂0.3％，余量是Fe及不可避免的杂质。
优选的，包括以下重量份数配比的原料：C：3.O％、Si：0.8％、Mn：0.8％、Cr：28.0％、Mo：1.2％、W：0.9％、Cu：1.2％、V：0.5％、Ti：0.15％、RE：0.12％、S：0.06％、P：0.06％、精炼剂0.4％，余量是Fe及不可避免的杂质。
优选的，包括以下重量份数配比的原料：C：2.82％、Si：0.65％、Mn：0.65％、Cr：26.0％、Mo：1.05％、W：0.75％、Cu：1.05％、V：0.4％、Ti：0.1％、RE：0.08％、S：0.05％、P：0.05％、精炼剂0.35％，余量是Fe及不可避免的杂质。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种耐高温泵阀用合金材料的生产工艺，包括以下步骤：
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1020-1050℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1340-1570℃，精炼处理40-60mi n，最后将所得熔液经过排渣和脱气后浇注至模具腔中；
2)浇筑时，按照“慢-快-慢”的原则进行浇注，开始缓慢给流，防止飞溅，然后全速浇注，保持浇口杯充满，当快要浇满时，适当降低浇速，便于气体从排气孔中排出，浇注时必须挡渣，防止铁渣浇入铸件形成夹渣缺陷，自然冷却至室温后脱模，得铸锭；
3)将所得的铸锭表面处理后以100-120℃/h的升温速率加热至450-520℃，保温3-4h，随后水冷淬火至320-450℃，保温2-3h后继续空冷至220-350℃，保温1-2h后以120-135℃/h的速度升温至400-450℃，保温2-3h后空冷至室温即得。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种耐高温泵阀用合金材料及其生产工艺，具备以下有益效果：
该耐高温泵阀用合金材料及其生产工艺，通过添加有Mo、W合金和V、Ti等强碳化物形成元素的复合使用，W与Mo作用基本相同，但W淬硬性和红硬性效果优于Mo，特别是在较高温度下性能不变，V、T i均是强碳化物形成元素，且细化晶粒，净化晶界，改善碳化物的形态、大小、数量与分布，提高材料综合性能效果十分明显，使碳化物的高温稳定性和红硬性更好，进而使泵阀在高温作业环境下，表现出较高抗磨性和耐高温性能，与镶铸硬质合金泵阀相比生产工艺简单、成本更低且性价比更高，经久耐用，达到节能高效的生产效果。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，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。
实施例一：一种耐高温泵阀用合金材料，包括以下重量份数配比的原料：C：3.O％、S i：0.8％、Mn：0.8％、Cr：28.0％、Mo：1.2％、W：0.9％、Cu：1.2％、V：0.5％、Ti：0.15％、RE：0.12％、S：0.06％、P：0.06％、精炼剂0.4％，余量是Fe及不可避免的杂质。
一种耐高温泵阀用合金材料的生产工艺，包括以下步骤：
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1050℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1570℃，精炼处理60mi n，最后将所得熔液经过排渣和脱气后浇注至模具腔中；
2)浇筑时，按照“慢-快-慢”的原则进行浇注，开始缓慢给流，防止飞溅，然后全速浇注，保持浇口杯充满，当快要浇满时，适当降低浇速，便于气体从排气孔中排出，浇注时必须挡渣，防止铁渣浇入铸件形成夹渣缺陷，自然冷却至室温后脱模，得铸锭；
3)将所得的铸锭表面处理后以120℃/h的升温速率加热至520℃，保温4h，随后水冷淬火至450℃，保温3h后继续空冷至350℃，保温2h后以135℃/h的速度升温至450℃，保温3h后空冷至室温即得。
实施例二：一种耐高温泵阀用合金材料，包括以下重量份数配比的原料：C：2.65％、S i：0.5％、Mn：0.5％、Cr：24.0％、Mo：0.9％、W：0.6％、Cu：0.9％、V：0.3％、Ti：0.06％、RE：0.04％、S：0.04％、P：0.04％、精炼剂0.3％，余量是Fe及不可避免的杂质。
一种耐高温泵阀用合金材料的生产工艺，包括以下步骤：
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1020℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1340℃，精炼处理40mi n，最后将所得熔液经过排渣和脱气后浇注至模具腔中；
2)浇筑时，按照“慢-快-慢”的原则进行浇注，开始缓慢给流，防止飞溅，然后全速浇注，保持浇口杯充满，当快要浇满时，适当降低浇速，便于气体从排气孔中排出，浇注时必须挡渣，防止铁渣浇入铸件形成夹渣缺陷，自然冷却至室温后脱模，得铸锭；
3)将所得的铸锭表面处理后以100℃/h的升温速率加热至450℃，保温3h，随后水冷淬火至320℃，保温2h后继续空冷至220℃，保温1h后以120℃/h的速度升温至400℃，保温2h后空冷至室温即得。
实施例三：一种耐高温泵阀用合金材料，包括以下重量份数配比的原料：C：2.82％、S i：0.65％、Mn：0.65％、Cr：26.0％、Mo：1.05％、W：0.75％、Cu：1.05％、V：0.4％、Ti：0.1％、RE：0.08％、S：0.05％、P：0.05％、精炼剂0.35％，余量是Fe及不可避免的杂质。
一种耐高温泵阀用合金材料的生产工艺，包括以下步骤：
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1035℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1400℃，精炼处理50mi n，最后将所得熔液经过排渣和脱气后浇注至模具腔中；
2)浇筑时，按照“慢-快-慢”的原则进行浇注，开始缓慢给流，防止飞溅，然后全速浇注，保持浇口杯充满，当快要浇满时，适当降低浇速，便于气体从排气孔中排出，浇注时必须挡渣，防止铁渣浇入铸件形成夹渣缺陷，自然冷却至室温后脱模，得铸锭；
3)将所得的铸锭表面处理后以110℃/h的升温速率加热至485℃，保温3.5h，随后水冷淬火至380℃，保温2.5h后继续空冷至285℃，保温1.5h后以127℃/h的速度升温至425℃，保温2.5h后空冷至室温即得。
本发明的有益效果是：该耐高温泵阀用合金材料及其生产工艺，通过添加有Mo、W合金和V、Ti等强碳化物形成元素的复合使用，W与Mo作用基本相同，但W淬硬性和红硬性效果优于Mo，特别是在较高温度下性能不变，V、Ti均是强碳化物形成元素，且细化晶粒，净化晶界，改善碳化物的形态、大小、数量与分布，提高材料综合性能效果十分明显，使碳化物的高温稳定性和红硬性更好，进而使泵阀在高温作业环境下，表现出较高抗磨性和耐高温性能，与镶铸硬质合金泵阀相比生产工艺简单、成本更低且性价比更高，经久耐用，达到节能高效的生产效果。
解决了目前市场上的泵阀合金钢的耐高温性能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的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种耐高温泵阀用合金材料，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：C：2.65-3.O％、Si：0.5-0.8％、Mn：0.5-0.8％、Cr：24.0-28.0％、Mo：0.9-1.2％、W：0.6-0.9％、Cu：0.9-1.2％、V：0.3-0.5％、Ti：0.06-0.15％、RE：0.04-0.12％、S：0.04-0.06％、P：0.04-0.06％、精炼剂0.3-0.4％，余量是Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温泵阀用合金材料，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：C：2.65％、Si：0.5％、Mn：0.5％、Cr：24.0％、Mo：0.9％、W：0.6％、Cu：0.9％、V：0.3％、Ti：0.06％、RE：0.04％、S：0.04％、P：0.04％、精炼剂0.3％，余量是Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温泵阀用合金材料，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：C：3.O％、Si：0.8％、Mn：0.8％、Cr：28.0％、Mo：1.2％、W：0.9％、Cu：1.2％、V：0.5％、Ti：0.15％、RE：0.12％、S：0.06％、P：0.06％、精炼剂0.4％，余量是Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温泵阀用合金材料，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：C：2.82％、Si：0.65％、Mn：0.65％、Cr：26.0％、Mo：1.05％、W：0.75％、Cu：1.05％、V：0.4％、Ti：0.1％、RE：0.08％、S：0.05％、P：0.05％、精炼剂0.35％，余量是Fe及不可避免的杂质。
5.一种耐高温泵阀用合金材料的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
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1020-1050℃熔炼，随后加入精炼剂，搅拌混合均匀后将熔液升温至1340-1570℃，精炼处理40-60min，最后将所得熔液经过排渣和脱气后浇注至模具腔中；
2)浇筑时，按照“慢-快-慢”的原则进行浇注，开始缓慢给流，防止飞溅，然后全速浇注，保持浇口杯充满，当快要浇满时，适当降低浇速，便于气体从排气孔中排出，浇注时必须挡渣，防止铁渣浇入铸件形成夹渣缺陷，自然冷却至室温后脱模，得铸锭；
3)将所得的铸锭表面处理后以100-120℃/h的升温速率加热至450-520℃，保温3-4h，随后水冷淬火至320-450℃，保温2-3h后继续空冷至220-350℃，保温1-2h后以120-135℃/h的速度升温至400-450℃，保温2-3h后空冷至室温即得。
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车建明: "《机械工程基础 第2版》", 31 July 2017, 天津大学出版社 *

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