專利名稱：新型耐蝕耐磨耐高溫合金材料及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不銹耐酸鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
石油、化工、冶金、電力、煤炭和國防工業(yè)等領(lǐng)域，大量使用工業(yè)泵、閥門、管道、糖 散器、混合器、解裂器、輻射管等產(chǎn)品，這些產(chǎn)品往往在惡劣的工況條件下運(yùn)行，有的接觸稀 硫酸、鹽酸、磷酸、氫氧酸等強(qiáng)腐蝕化合物，有的工作于高磨損狀態(tài)，有的處于高溫高腐環(huán)境 中。僅上述六大工業(yè)領(lǐng)域，每年要生產(chǎn)上億噸的石油、幾千萬噸硫酸、鹽酸、磷酸、各種化肥 和化工原料，將消耗幾十萬臺(tái)泵閥及配件。以石油、化工行業(yè)為例，每年需要70多萬臺(tái)耐強(qiáng) 腐蝕泵。目前，制造耐強(qiáng)腐蝕泵及各種耐腐管道的合金材料一般為4Cr25Ni20Si2。該材料 雖然耐腐蝕性能較好，但是存在下列不足之處1、高溫強(qiáng)度低，硬底低(HRC25 28)。2、抗疲勞能力差，易變形。3、抗磨性能不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型耐蝕耐磨耐高溫合金材料，做到既具有優(yōu)良的抗強(qiáng) 腐蝕性能，又增加了耐磨性和較好的高溫強(qiáng)度、抗氧化性和抗熱廢勞性能。

本發(fā)明提供的合金材料各成分的質(zhì)量百分比如下
Si 0. 8 1. 2 Mo 2. 0 3. 0 Ti 彡 1. 0 S 彡 0. 030
Mn 8. 0 11. 0 Ni 5. 0 7. 5 B 彡 0. 20 P 彡 0. 030
C 1. 6 2. 0 Cr 24 27 Nb 彡 1. 0 Re 彡 0. 10
其余為Fe。
本發(fā)明生產(chǎn)工藝如下 1、配料
首先用lCrl8Ni9Ti不銹鋼作底料，底料質(zhì)量為總量的64 72 %，再配制高碳鉻鐵 或中碳鉻鐵26 18 %，底料與高碳鉻鐵或中碳鉻鐵加入量之和 >總量的90 %且< 91 %，然 后根據(jù)成品對(duì)原料化學(xué)成分要求進(jìn)行精確計(jì)算，按質(zhì)量加入鉬鐵4 6%、鈦鐵1 2%、鈮 鐵2 3 %、硼鐵0. 2 0. 5 %、稀土 0. 1 0. 5 %，后面五種原料加入量之和彡總量的10 % ；2、熔煉熔煉在可控硅中頻感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行，采用不氧化法，熔煉溫度為1600 1680°C， 熔煉時(shí)間每爐2小時(shí)，出鋼溫度為1500 1550°C。3、鑄造可用砂型工藝、干型加涂料或精密鑄造工藝澆鑄鑄件。
4、熱處理將鑄件加熱到800 850°C，進(jìn)行爐冷退火，或?qū)㈣T件加熱到固溶溫度1000 1050°C，進(jìn)行空冷退火。經(jīng)測(cè)試，本發(fā)明生產(chǎn)的合金材料技術(shù)性能指標(biāo)如下1、室溫力學(xué)性能o b = 900 lOOOMPao 0 2 = 550 650MPaS5=10 15%ak = 15 30X/cm2HRc45 552、耐腐蝕性能(1)甲酸(濃度50% )，在50°C時(shí)，腐蝕速率為l.OOmm/a(2)硝酸(濃度90% )，在90°C時(shí)，腐蝕速率為0. 5mm/a(3)硫酸(濃度5% )，在80°C時(shí)，腐蝕速率為0. 5mm/a(4)磷酸(濃度85% )，在80°C時(shí)，腐蝕速率為0. 5mm/a(5)鹽酸(濃度30% )，在80°C時(shí)，腐蝕速率為2. Omm/a3、高溫抗氧化性1000 1100°C而美國⑶4Mcu耐蝕雙相不銹鋼技術(shù)性能指標(biāo)如下1、室溫力學(xué)性能o b = 600 700MPao 0 2 = 400 500MPaS5=10 16%ak = 30 40J/cm2HB250 2802、耐腐蝕性能(1)甲酸(濃度50% )，在50°C時(shí)，腐蝕速率為3. Omm/a(2)硝酸(濃度90% )，在90°C時(shí)，腐蝕速率為1. Omm/a(3)硫酸(濃度5% )，在80°C時(shí)，腐蝕速率為2. Omm/a(4)磷酸(濃度85% )，在80°C時(shí)，腐蝕速率為3. Omm/a(5)鹽酸(濃度30% )，在80°C時(shí)，腐蝕速率為4. Omm/a3、高溫抗氧化性800 900°C通過對(duì)比可以看出本發(fā)明的合金材料無論強(qiáng)度、硬度、耐腐性、高溫抗氧化性均 高于美國CD4Mcu耐蝕雙相不銹鋼。在固溶溫度為1000 1050°C時(shí)對(duì)本發(fā)明提供的泵殼、葉輪鑄件進(jìn)行力學(xué)性能測(cè) 試，結(jié)果是沖擊值為14. 5 25CJ/cm2，硬度為HRc45 53. 5。本發(fā)明試樣經(jīng)鋼鐵研究總院結(jié)構(gòu)材料研究所檢試，在25°C時(shí)抗拉強(qiáng)度Rm為355 385MPa、在 1000°C 時(shí) Rm 為 124 156MPa，在 1100°C 時(shí)，Rm 為 71 75MPa。上述試驗(yàn)證明， 本發(fā)明的合金材料具有較強(qiáng)的耐高溫性能。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明使用了微合金化技術(shù)，加入了 Cr、Mn、Ni、Nb、B、Ti、Re 等合金元素，大幅度提高了材料的力學(xué)性能，既保證了較高的耐蝕性能，還提高了硬度、耐 磨性、高溫強(qiáng)度及耐高溫性能。本發(fā)明廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、煤炭和國防工 業(yè)等領(lǐng)域，可生產(chǎn)石油、化工企業(yè)在強(qiáng)度、強(qiáng)堿腐蝕工況下作業(yè)的泵、閥門、管道，可生產(chǎn)冶 金、電力部門在高溫腐蝕工況下作業(yè)的加熱構(gòu)件，如高溫壓塊、支撐板、噴燃嘴、風(fēng)帽等可在1000°C 1100°C高溫狀態(tài)下工作。用本發(fā)明制作的泵產(chǎn)品比普通不銹鋼耐酸泵提高壽命一 倍以上，產(chǎn)品成本降低三分之一，真正實(shí)現(xiàn)價(jià)廉物美，贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一1、配料首先用lCrl8Ni9Ti不銹鋼680kg作底料，再配料220kg中碳鉻鐵，然后加入鉬鐵 50kg、鈦鐵 15kg、鈮鐵 25kg、硼鐵 5kg、稀土 5kg。2、在可控硅中頻感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，采用不氧化法，熔煉溫度為1600 1680°C，熔煉時(shí)間每爐2 3小時(shí)，出鋼溫度為1500 1550°C。3、采用砂型工藝澆鑄鑄件。4、熱處理將鑄件加熱到800 850°C，進(jìn)行爐冷退火。實(shí)施例二1、配料首先用lCrl8Ni9Ti不銹鋼640kg作底料，再配料260kg中碳鉻鐵，然后加入鉬鐵 40kg、鈦鐵 20kg、鈮鐵 30kg、硼鐵 5kg、稀土 5kg。2、熔煉工藝與實(shí)施例一相同。3、采用干型加涂料工藝澆鑄鑄件。4、熱處理將鑄件加熱到固溶溫度1000 1050°C，進(jìn)行爐冷退火。實(shí)施例三1、配料首先用lCrl8Ni9Ti不銹鋼720kg作底料，再配料180kg高碳鉻鐵，然后加入鉬鐵 60kg、鈦鐵 10kg、鈮鐵 20kg、硼鐵 5kg、稀土 5kg。2、熔煉工藝與實(shí)施例一相同。3、采用精密鑄造工藝澆鑄鑄件。4、熱處理與實(shí)施例一或例二相同。實(shí)施例四1、配料首先用lCrl8Ni9Ti不銹鋼684kg作底料，再配料220kg中碳鉻鐵，然后加入鉬鐵 50kg、鈦鐵 15kg、鈮鐵 25kg、硼鐵 5kg、稀土 1kg。其余步驟與實(shí)施例一相同。實(shí)施例五1、配料首先用lCrl8Ni9Ti不銹鋼680kg作底料，再配料223kg中碳鉻鐵，然后加入鉬鐵 50kg、鈦鐵 15kg、鈮鐵 25kg、硼鐵 2kg、稀土 5kg。其余步驟與實(shí)施例一相同。實(shí)施例六1、配料首先用lCrl8Ni9Ti不銹鋼680kg作底料，再配料225kg中碳鉻鐵，然后加入鉬鐵50kg、鈦鐵 15kg、鈮鐵 25kg、硼鐵 3kg、稀土 2kg。
其余步驟與實(shí)施例一相同。
權(quán)利要求
一種新型耐蝕耐磨耐高溫合金材料，其特征在于各成分的質(zhì)量百分比如下C 1.6～2.0Si 0.8～1.2Mn 8.0～11.0Cr 24～27 Mo 2.0～3.0Ni 5.0～7.5Nb≤1.0 Ti≤1.0B≤0.20Re≤0.10 S≤0.030 P≤0.030其余為Fe。
2. 一種新型耐蝕耐磨耐高溫合金材料生產(chǎn)工藝，其特征在于生產(chǎn)步驟如下a、配料首先用lCrl8Ni9Ti不銹鋼作底料，底料質(zhì)量為總量的64 72 %，再配制高碳鉻鐵或中 碳鉻鐵26 18%，底料與高碳鉻鐵或中碳鉻鐵加入量之和 >總量的90%且< 91 %，然后根 據(jù)成品對(duì)原料化學(xué)成分的要求進(jìn)行精確計(jì)算，按質(zhì)量加入鉬鐵4 6%、鈦鐵1 2%、鈮鐵 2 3%、硼鐵0. 2 0. 5%、稀土 0. 1 0. 5%，后面五種原料加入量之和彡總量的10% ；b、熔煉熔煉在可控硅中頻感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行，采用不氧化法，熔煉溫度為1600 1680°C，熔煉 時(shí)間每爐2小時(shí)，出鋼溫度為1500 1550°C ；c、鑄造可用砂型工藝、干型加涂料或精密鑄造工藝澆鑄鑄件；d、熱處理將鑄件加熱到800 850°C，進(jìn)行爐冷退火，或?qū)㈣T件加熱到固溶溫度1000 1050°C， 進(jìn)行空冷退火。
全文摘要
一種新型耐蝕耐磨耐高溫合金材料及其生產(chǎn)工藝，合金中各成分的質(zhì)量百分比是C-1.6～2.0、Si-0.8～1.2、Mn-8.0～11.0、Cr-24～27、Mo-2.0～3.0、Ni-5.0～7.5、Nb≤1.0、Ti≤1.0、B≤0.20、Re≤0.10、S≤0.030、P≤0.030。生產(chǎn)步驟是首先根據(jù)成品對(duì)原料化學(xué)成分的要求進(jìn)行配料，然后在可控硅中頻感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，最后進(jìn)行鑄造和熱處理。本發(fā)明使用了微合金化技術(shù)，大幅度提高了材料的力學(xué)性能，既保證了較高的耐蝕性能，還提高了硬度、耐磨性、高溫強(qiáng)度及耐高溫性能，可廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、煤炭和國防工業(yè)等領(lǐng)域。用本發(fā)明制作的泵產(chǎn)品比普通不銹鋼耐酸泵提高壽命一倍以上，產(chǎn)品成本降低三分之一，真正實(shí)現(xiàn)價(jià)廉物美。
文檔編號(hào)C22C33/06GK101942617SQ20101029301
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者周和平, 沈紹敖 申請(qǐng)人:沈紹敖;周和平