一種高釩軸承用合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種高釩軸承用合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳2.0-2.3、硅0.2-0.3、錳0.9-1.4、鉻2.7-3.1、鉬2.2-2.4、鎳0.7-0.9、鈮0.2-0.4、釩3-4、Yb0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。本發明通過使用釩、稀土元素等元素，再經分次投放原料，合理控制鑄后熱處理溫度，形成的合金具有高強度、高硬度、耐沖擊、耐腐蝕、耐磨、熱強高的特點；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車軸承等部件，使用壽命長。
【專利說明】一種高釩軸承用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，尤其涉及一種高釩軸承用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高釩軸承用合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有硬度高、耐磨性好、抗疲勞、耐腐蝕的優點。
[0004]本發明的技術方案如下:
一種高釩軸承用合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 2.0-2.3、硅 0.2-0.3、錳 0.9-1.4、鉻 2.7-3.1、鑰 2.2-2.4、鎳 0.7-0.9、鈮 0.2-0.4、釩3-4、Yb0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
[0005]所述的高釩軸承用合金鋼材料的生產方法，其特征在于:
(I)、準備生鐵與廢鐵按1:1-2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 )鎳、鑰；(3 )鉻、鈮；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為20-25分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以170_180°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170_180°C /小時速率升溫至650_660°C，保溫60-70分鐘，再以170-180 °C /小時速率升溫至930-945 V，保溫3_4小時；再以160-170°C /小時速率降溫至600-610°C，再以170_180°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170_180°C /小時速率升溫至300_310°C，保溫40-60分鐘，再以170-180°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 V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
本發明通過使用釩、稀土元素等元素，再經分次投放原料，合理控制鑄后熱處理溫度，形成的合金具有高強度、高硬度、耐沖擊、耐腐蝕、耐磨、熱強高的特點；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車軸承等部件，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]一種高釩軸承用合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳
2.0-2.3、硅 0.2-0.3、錳 0.9-1.4、鉻 2.7-3.1、鑰 2.2-2.4、鎳 0.7-0.9、鈮 0.2-0.4、釩 3-4、Yb0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
[0010]所述的高釩軸承用合金鋼材料的生產方法為:
(I)、準備生鐵與廢鐵按1:1.5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 )鎳、鑰；(3 )鉻、鈮；(4)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175°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175°C /小時速率升溫至655°C，保溫65分鐘，再以175°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175°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2101:，保溫2.5小時；再以175°C /小時速率升溫至305°C，保溫50分鐘，再以175°C /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]本發明高釩軸承用合金鋼材料的機械性能為:拉伸強度1341MPa，屈服強度974MPa，延伸率12.1 %，斷面收縮率21 %，沖擊吸收功54J，沖擊韌性60J/cm2，硬度297HB。
【權利要求】
1.一種高釩軸承用合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 2.0-2.3、硅 0.2-0.3、錳 0.9-1.4、鉻 2.7-3.1、鑰 2.2-2.4、鎳 0.7-0.9、鈮 0.2-0.4、釩 3-4、Yb0.04-0.07、S ≤0.04、P ≤0.04、余量為鐵。
2.根據權利要求1所述的高釩軸承用合金鋼材料的生產方法，其特征在于: (I)、準備生鐵與廢鐵按1:1-2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 )鎳、鑰；(3 )鉻、鈮；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為20-25分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的高釩軸承用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170-180°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170-180°C /小時速率升溫至650_660°C，保溫60-70分鐘，再以170-180°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170-180°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170-180°C /小時速率升溫至300-310°C，保溫40-60分鐘，再以170_180°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所述的高釩軸承用合金鋼材料的生產方法，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】C21D1/26GK103614656SQ201310506138
【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