一種泵閥用高硬度低碳鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種泵閥用高硬度低碳鋼材料，其含有的化學元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳0.2-0.4、硅0.5-0.7、錳4.3-4.6、鉻0.8-1.2、硼0.12-0.24、鈰0.02-0.04、Sb0.03-0.05、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。本發(fā)明在中低碳鋼的基礎(chǔ)上添加銻、錳、鈰、硼等元素，分批投放原料，合理控制鑄后處理溫度，得到的合金鋼不僅韌性、可塑性好，而且硬度、耐沖擊、耐磨性好、耐腐蝕性很好，用于泵軸、軸承、軸套、輸送管、泵殼等部件，性能優(yōu)異，使用壽命比普通零件長1-2倍；本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，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】一種泵閥用高硬度低碳鋼材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種泵閥用高硬度低碳鋼材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]泵閥工作的環(huán)境多樣，惡劣，對材質(zhì)的要求很高，目前泵閥用的合金鋼有多種多樣，技術(shù)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(chǎn)的要求，還需要進一步改進，以提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高安全性，為高精尖技術(shù)發(fā)展提供保障，為社會發(fā)展提供動力，任務(wù)還很艱巨。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種泵閥用高硬度低碳鋼材料及其制備方法，該合金材料具有高硬度、高耐磨性、韌性好的優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]一種泵閥用高硬度低碳鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 0.2-0.4、硅 0.5-0.7、錳 4.3-4.6、鉻 0.8-1.2、硼 0.12-0.24、鈰 0.02-0.04、Sb0.03-0.05、S ≤ 0.04、P ≤0.04、余量為鐵。
[0006]所述的泵閥用高硬度低碳鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
[0007](1)、準備生鐵與廢鐵按1:1-2比例作為鐵基質(zhì)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(diào)整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
[0008](2)、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序為:(1)硅、鈰；(2)錳、硼；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為23-25分鐘，投料后攪拌均勻。
[0009]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200-210°C /小時速率升溫至500-510°C，保溫60-70分鐘，再以200-210°C /小時速率升溫至750_760°C，保溫60-70分鐘，再以170-1800C /小時速率升溫至910-930°C，保溫3_4小時；再以150_160°C /小時速率降溫至600-610°C，再以200-210°C /小時速率升溫至750_760°C，再以150_160°C /小時速率降溫至500-510°C，保溫70-80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530_540°C，保溫2_3小時，取出空冷即得。
[0010]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉30-34、氫氧化鋁2-3、方解石4-5、硫酸鋅1-2、麥飯石1-2、蒙脫石1-2、玉石2-3、陽起石3_4、氟化鈣1_2、氟硅酸鈉4_5 ；制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，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(lián)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。
[0011]本發(fā)明的有益效果
[0012]本發(fā)明在中低碳鋼的基礎(chǔ)上添加銻、錳、鈰、硼等元素，分批投放原料，合理控制鑄后處理溫度，得到的合金鋼不僅韌性、可塑性好，而且硬度、耐沖擊、耐磨性好、耐腐蝕性很好，用于泵軸、軸承、軸套、輸送管、泵殼等部件，性能優(yōu)異，使用壽命比普通零件長1-2倍；本發(fā)明使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過二次精煉，使品質(zhì)更穩(wěn)定均一。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，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(chǎn)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】
[0013]一種泵閥用高硬度低碳鋼材料，其含有的化學元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳
0.2-0.4、硅 0.5-0.7、錳 4.3-4.6、鉻 0.8-1.2、硼 0.12-0.24、鈰 0.02-0.04、Sb0.03-0.05、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。
[0014]所述的泵閥用高硬度低碳鋼材料的生產(chǎn)方法為:
[0015](I)、準備生鐵與廢鐵按1:1.5比例作為鐵基質(zhì)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(diào)整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
[0016](2)、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序為:(1)硅、鈰；(2)錳、硼；
(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為24分鐘，投料后攪拌均勻。
[0017]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以205°C /小時速率升溫至505°C，保溫65分鐘，再以205°C /小時速率升溫至755°C，保溫65分鐘，再以175°C /小時速率升溫至920°C，保溫3.5小時；再以155°C /小時速率降溫至605°C，再以205°C /小時速率升溫至755°C，再以155°C /小時速率降溫至505°C，保溫75分鐘；再以155°C /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2050C /小時速率升溫至535°C，保溫2.5小時，取出空冷即得。
[0018]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉32、氫氧化鋁2.5、方解石4.5、硫酸鋅1.5、麥飯石1.5、蒙脫石1.5、玉石2.6、陽起石3.5、氟化|丐1.5、氟娃酸鈉4.5 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，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2.4%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、1.5%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。
[0019]本發(fā)明泵閥用高硬度低碳鋼材料的機械性能為:拉伸強度1380MPa，屈服強度973MPa，延伸率15%，斷面收縮率35%，沖擊吸收功54J，沖擊韌性65J/cm2，硬度295HB。
【權(quán)利要求】
1.一種泵閥用高硬度低碳鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 0.2-0.4、硅 0.5-0.7、錳 4.3-4.6、鉻 0.8-1.2、硼 0.12-0.24、鈰 0.02-0.04、Sb0.03-0.05、S ≤ 0.04、P ≤0.04、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵閥用高硬度低碳鋼材料的生產(chǎn)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(zhì)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(diào)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(nèi)投入合金元素的批次順序為:(1)硅、鈰；(2)錳、硼；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為23-25分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵閥用高硬度低碳鋼材料的生產(chǎn)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500-510°C，保溫60-70分鐘，再以200-210°C /小時速率升溫至750-760°C，保溫60-70分鐘，再以170-180°C /小時速率升溫至910-930°C，保溫3-4小時；再以150_160°C /小時速率降溫至600-610°C，再以200-210°C /小時速率升溫至750-760°C，再以150_160°C /小時速率降溫至500-510°C，保溫70-80分鐘；再以150-160 V /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530-540°C，保溫2_3小時，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵閥用高硬度低碳鋼材料的生產(chǎn)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30-34、氫氧化鋁2-3、方解石4-5、硫酸鋅1_2、麥飯石1-2、蒙脫石1-2、玉石2-3、陽起石3-4、氟化鈣1_2、氟硅酸鈉4_5 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，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(lián)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。
【文檔編號】C22C38/60GK103614666SQ201310560719
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】孔華英 申請人:銅陵市肆得科技有限責任公司