一種泵閥用含銻高耐磨合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種泵閥用含銻高耐磨合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳0.3-0.45、硅0.7-0.85、錳1.1-1.4、鉻2.7-2.9、硼0.3-0.5、鈰0.12-0.15、As0.5-0.8、Sb0.02-0.04、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。本發明通過使用銻、硼、鈰等多種元素組合，得到的合金鋼硬度極高、耐磨性極好、韌性好、耐腐蝕性較好,適用于超強磨損環境中工作，如用于泵車罐體、輸送管、軸承、泵軸等，使用壽命比普通材料長2倍；本發明使用部分廢鐵作為原料，并經過二次精煉，使品質更穩定均一。本發明精煉劑用于鑄造生產，鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右。
【專利說明】一種泵閥用含銻高耐磨合金鋼材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬材料制備領域，尤其涉及一種泵閥用含銻高耐磨合金鋼材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]泵閥工作的環境多樣，惡劣，對材質的要求很高，目前泵閥用的合金鋼有多種多樣，技術有很大進步，但是仍有很多問題存在，如耐磨性、硬度、防銹性能、耐腐蝕性能、耐高低溫性能、脆性、韌性等，在很多場合還不能滿足生產的要求，還需要進一步改進，以提高生產效率，降低成本，提高安全性，為高精尖技術發展提供保障，為社會發展提供動力，任務還很艱巨。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種泵閥用含銻高耐磨合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有極高硬度、極其耐磨的優點。
[0004]本發明的技術方案如下:
一種泵閥用含銻高耐磨合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.3-0.45、硅 0.7-0.85、錳 1.1-1.4、鉻 2.7-2.9、硼 0.3-0.5、鈰 0.12-0.15、As0.5-0.8、Sb0.02-0.04、S ≤ 0.04、P ≤0.04、余量為鐵。
[0005]所述的泵閥用含銻高耐磨合金鋼材料的生產方法，其特征在于:
(1)、準備生鐵與廢鐵按1:1-3比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)硅、錳、As;(2)鉻、硼、Sb ；
(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為20-23分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200-210°C /小時速率升溫至620_630°C，保溫50-60分鐘，再以150-160°C /小時速率降溫至460-470°C，再以200-210°C /小時速率升溫至750-760°C，保溫60-70分鐘，再以200-210°C /小時速率升溫至930-945°C，保溫3-4小時；再以150-160°C /小時速率降溫至620-630°C，再以200-210°C /小時速率升溫至720-730°C，再以150-160°C /小時速率降溫至500-510°C，保溫60-80分鐘；再以150-160°C /小時速率降溫至220-230°C，保溫2_3小時；再以200_210°C /小時速率升溫至300-310°C，再以150-160°C /小時速率降溫至200_210°C，再以200_210°C /小時速率升溫至520-530°C，保溫2-3小時，取出空冷即得。
[0007]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉30-34、竹炭3-5、檸檬酸2_3、氧化鈣4-5、天然硅灰石2-3、納米二氧化鈦1-2、四氧化三鐵3-4、磷酸二氫鉀2_3、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、硝酸鈉3-4、硝酸鉀2-3 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當于粉末重量2-3%的硅烷偶聯劑KH-550、1-2%的納米碳粉，混合均勻后，在8_15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3-4小時，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0008]本發明的有益效果
本發明通過使用銻、硼、鈰等多種元素組合，合理設置原料配比，分批投放原料，合理控制鑄后處理溫度，得到的合金鋼硬度極高、耐磨性極好、韌性好、耐腐蝕性較好，適用于超強磨損環境中工作，如用于泵車罐體、輸送管、軸承、泵軸等，使用壽命比普通材料長2倍；本發明使用部分廢鐵作為原料，并經過二次精煉，使品質更穩定均一。本發明精煉劑用于鑄造生產，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，不會在鑄件表面產生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級左右。
【具體實施方式】
[0009]一種泵閥用含銻高耐磨合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.3-0.45、硅 0.7-0.85、錳 1.1-1.4、鉻 2.7-2.9、硼 0.3-0.5、鈰 0.12-0.15、As0.5-0.8、Sb0.02-0.04、S ≤ 0.04、P≤0.04、余量為鐵。
[0010]所述的泵閥用含銻高耐磨合金鋼材料的生產方法，其特征在于:
(I)、準備生鐵與廢鐵按1:2比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(I)硅、錳、As ; (2 )鉻、硼、Sb ;
(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為22分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以205°C /小時速率升溫至625°C，保溫55分鐘，再以155°C /小時速率降溫至465°C，再以205°C /小時速率升溫至755°C，保溫65分鐘，再以205°C /小時速率升溫至935°C，保溫3.5小時；再以155°C /小時速率降溫至625°C，再以205°C /小時速率升溫至725°C，再以155°C /小時速率降溫至505°C，保溫70分鐘；再以1550C /小時速率降溫至225°C，保溫2.5小時；再以205°C /小時速率升溫至305°C，再以155°C /小時速率降溫至205°C，再以205°C /小時速率升溫至525°C，保溫2.5小時，取出空冷即得。
[0012]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉32、竹炭4、檸檬酸
2.5、氧化鈣4.5、天然硅灰石2.5、納米二氧化鈦1.5、四氧化三鐵3.5、磷酸二氫鉀2.5、玉石粉3.5、蒙脫石1.5、硝酸鈉3.5、硝酸鉀2.5 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成150目粉末；將所得粉末加入相當于粉末重量2.5%的硅烷偶聯劑KH-550U.5%的納米碳粉，混合均勻后，在12Mpa下壓制成坯，然后，在930°C下煅燒3.5小時，冷卻后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0013]本發明泵閥用含銻高耐磨合金鋼材料的機械性能為:拉伸強度1380MPa，屈服強度973MPa，延伸率13%，斷面收縮率25%，沖擊吸收功56J，沖擊韌性66J/cm2，硬度296HB。
【權利要求】
1.一種泵閥用含銻高耐磨合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.3-0.45、硅 0.7-0.85、錳 1.1-1.4、鉻 2.7-2.9、硼 0.3-0.5、鈰 0.12-0.15、As0.5-0.8、Sb0.02-0.04、S≤ 0.04、P ≤0.04、余量為鐵。
2.根據權利要求1所述的泵閥用含銻高耐磨合金鋼材料的生產方法，其特征在于: (I)、準備生鐵與廢鐵按1:1-3比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2 )、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(I)硅、錳、As ; (2 )鉻、硼、Sb ;(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為20-23分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的泵閥用含銻高耐磨合金鋼材料的生產方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200-210°C /小時速率升溫至620-630°C，保溫50-60分鐘，再以150-160 °C /小時速率降溫至460-470°C，再以200-210 °C /小時速率升溫至750-760 °C，保溫60-70分鐘，再以200-210 °C /小時速率升溫至930-945 °C，保溫3-4小時；再以150-160°C /小時速率降溫至620-630°C，再以200-210°C /小時速率升溫至720-730°C，再以150-160°C /小時速率降溫至500-510°C，保溫60-80分鐘；再以150-160°C /小時速率降溫至220-230°C，保溫2_3小時；再以200_210°C /小時速率升溫至300-310°C，再以150-160°C /小時速率降溫至200_210°C，再以200_210°C /小時速率升溫至520-530°C，保溫2-3小時，取出空冷即得。
4.根據權利要求2所述的泵閥用含銻高耐磨合金鋼材料的生產方法，其特征在于:工具鋼粉30-34、竹炭3-5、檸檬酸2-3、氧化鈣4_5、天然硅灰石2_3、納米二氧化鈦1_2、四氧化三鐵3-4、磷酸二氫鉀2-3、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、硝酸鈉3_4、硝酸鉀2_3 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入 相當于粉末重量2_3%的硅烷偶聯劑KH_550、1_2%的納米碳粉，混合均勻后，在8-15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3-4小時，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號】C22C33/04GK103614665SQ201310505941
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月24日 優先權日:2013年10月24日
【發明者】吳壽濤 申請人:銅陵市經緯流體科技有限公司