一種泵用超耐磨高硬度合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種泵用超耐磨高硬度合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳2.2-2.4、硅0.3-0.4、錳1.7-1.9、鉻3.4-3.6、鎢5.7-6.2、釩0.7-0.9、鉬2.1-2.3、鈷0.5-0.7、鈦0.2-0.3、鎂1.3-1.5、鋁0.6-0.8、硼0.5-0.7、鈮0.04-0.06、釓0.1-0.15、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。本發明在高碳鋼的基礎上添加鎢、硼等元素，提高了合金的硬度和耐磨性能，通過使用釩、鈮等元素，增加了合金的熱強性能、韌性；本發明精煉劑使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右。本發明合金鋼適用于泵的葉輪、輸送管道、閥門等部件。
【專利說明】一種泵用超耐磨高硬度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，尤其涉及一種泵用超耐磨高硬度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用超耐磨高硬度合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有耐磨性好、強度高、硬度高的優點。
[0004]本發明的技術方案如下:
一種泵用超耐磨高硬度合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 2.2-2.4、硅 0.3-0.4 、錳 1.7-1.9、鉻 3.4-3.6、鎢 5.7-6.2、釩 0.7-0.9、鑰
2.1-2.3、鈷 0.5-0.7、鈦 0.2-0.3、鎂 1.3-1.5、鋁 0.6-0.8、硼 0.5-0.7、鈮 0.04-0.06、釓
0.1-0.15、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
[0005]所述的泵用超耐磨高硬度合金鋼材料的生產方法，其特征在于:
(1)、準備生鐵與廢鐵按1:1-2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:(1)硅、錳、鈮；(2)鎂、釩、釓；
(3)鉻、鑰、鈷；(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為23-26分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以230_240°C /小時速率升溫至680-700°C，保溫60-80分鐘，再以160-170°C /小時速率降溫至500_520°C，再繼續以230_240°C /小時速率升溫至930-950°C，保溫4-5小時；再以140_160°C /小時速率降溫至600-620°C，再以250-270°C /小時速率升溫至740-750°C，保溫50-70分鐘，再以140_160°C /小時速率降溫至550-570°C，保溫60-80分鐘；再以110_120°C /小時速率降溫至300-310°C，保溫
2-3小時；再以140-150°C/小時速率升溫至430-450°C，再以110_130°C /小時速率降溫至220-230°C，再以140-150°C /小時速率升溫至510_520°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、電石粉3-4、鎂粉3-4、氧化鋅2-3、二氧化鈦1-2、偏磷酸鈉2-3、高嶺土粉5-6、氮化鋁粉1_2、氟化鋯1_2、玉石粉
3-4、蒙脫石1-2、氟化鈣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ΚΗ-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
本發明在高碳鋼的基礎上添加鎢、硼等元素，提高了合金的硬度和耐磨性能，通過使用釩、鈮等元素，增加了合金的熱強性能、韌性；并分次投放原料，合理控制鑄后熱處理溫度，得到的的合金鋼更具有優異的耐磨性、硬度高、可塑性好的特點，并且耐腐蝕；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。本發明合金鋼用于泵的葉輪、輸送管道、閥門等部件，耐腐蝕、耐磨，使用壽命長。
【具體實施方式】
[0009]一種泵用超耐磨高硬度合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 2.2-2.4、硅 0.3-0.4、錳 1.7-1.9、鉻 3.4-3.6、鎢 5.7-6.2、釩 0.7-0.9、鑰 2.1-2.3、鈷
0.5-0.7、鈦 0.2-0.3、鎂 1.3-1.5、鋁 0.6-0.8、硼 0.5-0.7、鈮 0.04-0.06、釓 0.1-0.15、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。
[0010]所述的泵用超耐磨高硬度合金 鋼材料的生產方法為:
(1)、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:(1)硅、錳、鈮；(2)鎂、釩、釓；
(3)鉻、鑰、鈷；(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為25分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以235°C /小時速率升溫至690°C，保溫70分鐘，再以165°C /小時速率降溫至510°C，再繼續以235°C /小時速率升溫至940°C，保溫4.5小時；再以150°C /小時速率降溫至610°C，再以260°C /小時速率升溫至745 V，保溫60分鐘，再以150°C /小時速率降溫至560°C，保溫70分鐘；再以115°C /小時速率降溫至305°C，保溫2.5小時；再以145°C /小時速率升溫至440°C，再以120°C /小時速率降溫至225°C，再以145°C /小時速率升溫至515°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、電石粉3.5、鎂粉
3.5、氧化鋅2.5、二氧化鈦1.5、偏磷酸鈉2.5、高嶺土粉5.5、氮化鋁粉1.5、氟化鋯1.5、玉石粉3.5、蒙脫石1.6、氟化鈣2.4 ;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1現?&下壓制成還，然后，在9301:下煅燒3.4小時，冷卻后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0013]本發明泵用超耐磨高硬度合金鋼材料的機械性能為:拉伸強度1376MPa，屈服強度933MPa，延伸率13 %，斷面收縮率22.4%，沖擊吸收功52J，沖擊韌性63.1j/cm2，硬度295HB。
【權利要求】
1.一種泵用超耐磨高硬度合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 2.2-2.4、硅 0.3-0.4、錳 1.7-1.9、鉻 3.4-3.6、鎢 5.7-6.2、釩 0.7-0.9、鑰2.1-2.3、鈷 0.5-0.7、鈦 0.2-0.3、鎂 1.3-1.5、鋁 0.6-0.8、硼 0.5-0.7、鈮 0.04-0.06、釓0.1-0.15、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
2.根據權利要求1所述的泵用超耐磨高硬度合金鋼材料的生產方法，其特征在于: (1)、準備生鐵與廢鐵按1:1-2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:(1)硅、錳、鈮；(2)鎂、釩、釓；(3)鉻、鑰、鈷；(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為23-26分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的泵用超耐磨高硬度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230-240°C /小時速率升溫至680-700°C，保溫60-80分鐘，再以160-170°C /小時速率降溫至500-520°C，再繼續以230_240°C /小時速率升溫至930-950°C，保溫4-5小時；再以140_160°C /小時速率降溫至600_620°C，再以250-2700C /小時速率升溫至740-750°C，保溫50-70分鐘，再以140_160°C /小時速率降溫至550-570°C，保溫60-80分鐘；再以110_120°C /小時速率降溫至300_310°C，保溫2_3小時；再以140-150°C /小時速率升溫至430-450°C，再以110_130°C /小時速率降溫至220-230°C，再以140-150°C /小時速率升溫至510_520°C，保溫2_3小時，取出空冷即得。
4.根據權利要求2所述的泵用超耐磨高硬度合金鋼材料的生產方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、電石粉3-4、鎂粉3-4、氧化鋅2-3、二氧化鈦1-2、偏磷酸鈉2-3、高嶺土粉5-6、氮化鋁粉1-2、氟化鋯1_2、玉石粉3_4、蒙脫石1-2、氟化鈣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】C22C38/38GK103667944SQ201310564445
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】胡光榮 申請人:安徽榮達閥門有限公司