一種耐低溫泵閥用合金材料及其制備方法
【專利摘要】一種耐低溫泵閥用合金材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳0.2-0.3、硅0.5-0.7、錳0.8-1.1、釩0.2-0.4、鈮0.6-0.8、鋁0.08-0.14、鈦1.2-1.4、砷0.02-0.04、Er0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。本發明在低碳鋼的基礎上使用鈦、鋁、鈮等元素，形成的合金具有高強度、耐沖擊、耐磨、耐低溫冷脆、焊接性能好的特點；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。本發明合金鋼適用于泵的葉片、管道、閥門，耐低溫，使用壽命長。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】一種耐低溫泵閥用合金材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬材料制備領域，尤其涉及一種耐低溫泵閥用合金材料及其制備方法。
【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耐低溫泵閥用合金材料及其制備方法，該合金材料具有高強度、耐磨、耐低溫冷脆的優點。
[0004]本發明的技術方案如下:
一種耐低溫泵閥用合金材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.2-0.3、硅 0.5-0.7、錳 0.8-1.1、釩 0.2-0.4、鈮 0.6-0.8、鋁 0.08-0.14、鈦 1.2-1.4、砷
0.02-0.04、Er0.04-0.07、S ≤0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
[0005]所述的耐低溫泵閥用合金材料的生產方法，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:(I)硅、錳；(2)釩、鋁；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為22-24分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以220_230°C /小時速率升溫至500-510°C，再以160-1700C /小時速率降溫至400-410°C，再以220-230°C /小時速率升溫至650_660°C，保溫60-70分鐘，再以220-230 °C /小時速率升溫至930-945 °C，保溫3_4小時；再以160-170°C /小時速率降溫至600-610°C，再以220_230°C /小時速率升溫至710_730°C，再以160-170°C /小時速率降溫至500-51 (TC，保溫60-80分鐘；再以160_170°C /小時速率降溫至200-220°C，保溫2-3小時；再以220_230°C /小時速率升溫至300-310°C，保溫40-60分鐘，再以220-230°C /小時速率升溫至540-550°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3-4、氧化鋅1-2、鋁粉1-2、硝酸鈉3-5、白云石粉3-4、高嶺土 2-3、氟化鋯1-2、玉石粉3-4、蒙脫石1_2、氟硅酸鈉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
本發明在低碳鋼的基礎上使用鈦、鋁、鈮等元素，加之分次投放原料，合理控制鑄后熱處理溫度，形成的合金具有高強度、耐沖擊、耐磨、耐低溫冷脆、焊接性能好的特點；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。本發明合金鋼適用于泵的葉片、管道、閥門，耐低溫，使用壽命長。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]一種耐低溫泵閥用合金材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳0.2-0.3、硅 0.5-0.7、錳 0.8-1.1、釩 0.2-0.4、鈮 0.6-0.8、鋁 0.08-0.14、鈦 1.2-1.4、砷
0.02-0.04、Er0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
[0010]所述的耐低溫泵閥用合金材料的生產方法為:
(1)、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；(2)釩、鋁；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為23分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以225°C /小時速率升溫至505°C，再以165°C /小時速率降溫至405°C，再以225°C /小時速率升溫至655°C，保溫65分鐘，再以225°C /小時速率升溫至935°C，保溫3.5小時；再以165°C /小時速率降溫至605°C，再以225°C /小時速率升溫至720°C，再以165°C /小時速率降溫至505°C，保溫70分鐘；再以165°C /小時速率降溫至210°C，保溫2.5小時；再以225°C /小時速率升溫至305°C，保溫50分鐘，再以2250C /小時速率升溫至545°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3.5、氧化鋅1.5、鋁粉
1.5、硝酸鈉4、白云石粉3.5、高嶺土 2.5氟化鋯1.5、玉石粉3.5、蒙脫石1.5、氟硅酸鈉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IlMpa下壓制成還，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]本發明耐低溫泵閥用合金材料的機械性能為:拉伸強度1241MPa，屈服強度936MPa，延伸率15.1%,斷面收縮率26.1%,沖擊吸收功53.5J，沖擊韌性62.7J/cm2,硬度259.8HB。
【權利要求】
1.一種耐低溫泵閥用合金材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳0.2-0.3、硅0.5-0.7、錳0.8-1.1、釩0.2-0.4、鈮0.6-0.8、鋁0.08-0.14、鈦 1.2-1.4、砷 0.02-0.04、Er0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
2.根據權利要求1所述的耐低溫泵閥用合金材料的生產方法，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:(I)硅、錳；(2)釩、鋁；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為22-24分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的耐低溫泵閥用合金材料的生產方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以220-230°C /小時速率升溫至500-510°C，再以160_170°C /小時速率降溫至400-410°C，再以220-230°C /小時速率升溫至650_660°C，保溫60-70分鐘，再以220-2300C /小時速率升溫至930-945°C，保溫3_4小時；再以160_170°C /小時速率降溫至600-610°C，再以220-230°C /小時速率升溫至710_730°C，再以160_170°C /小時速率降溫至500-510°C，保溫60-80分鐘；再以160_170°C /小時速率降溫至200_220°C，保溫2-3小時；再以220-230°C /小時速率升溫至300-310°C，保溫40-60分鐘，再以220_230°C /小時速率升溫至540-550°C，保溫2-3小時，取出空冷即得。
4.根據權利要求2所述的耐低溫泵閥用合金材料的生產方法，其特征在于:工具鋼粉3-4、氧化鋅1-2、鋁粉1-2、硝酸鈉3-5、白云石粉3-4、高嶺土 2_3、氟化鋯1_2、玉石粉3_4、蒙脫石1-2、氟硅酸鈉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、l-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】C22C38/14GK103614622SQ201310505966
【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