一種泵用耐磨低碳鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種泵用耐磨低碳鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳2.6-2.8、硅2.1-2.3、錳5.2-5.4、鎳0.3-0.5、鉻1.6-1.8、鋅02-0.4、Be0.12-0.15、Pb0.06-0.08、La0.1-0.15、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發(fā)明通過使用錳、鉬、硼等多種原料組合，合理設(shè)置原料配比，合理設(shè)置投放次序，形成的合金鋼具有耐磨性好、韌性好、高強(qiáng)度的特點；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)，氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右。本發(fā)明合金鋼用于泵的閥門、泵體等部件，耐腐蝕、耐磨、韌性好。
【專利說明】一種泵用耐磨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，尤其涉及一種泵用耐磨低碳鋼材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]合金鋼的發(fā)展已經(jīng)有100多年的歷史了，到目前為止，多種多樣的合金鋼在工業(yè)上被應(yīng)用，主要有以下類型:調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼、工具鋼、特殊性能鋼、耐熱鋼、低溫鋼等各種性能優(yōu)異的合金鋼。
[0003]泵閥用的合金鋼有多種多樣，技術(shù)有很大進(jìn)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(jìn)一步改進(jìn)，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】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種泵用耐磨低碳鋼材料及其制備方法，該合金材料具有高的耐磨性、耐腐蝕、高強(qiáng)度、韌性好的特點。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種泵用耐磨低碳鋼材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:C0.1-0.15、Mn3.1-3.4、Si0.1-0.12、Cr2.1-2.5、Mo2.1-2.2、Ni0.1-0.12、B0.13-0.16、Sb0.25-0.37、Bi0.09-0.12、Yb0.1-0.12、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
[0006]所述的泵用耐磨低碳鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:2-3比例作為鐵基質(zhì)來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)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(xué)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:(l)S1、Cr、Ni； (2) Mn,Mo, Yb ；
(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為13-16分鐘，投料后攪拌均勻。
[0007]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180_200°C /小時速率升溫至670_690°C，再以140-160°C /小時速率降溫至540-560°C，再繼續(xù)以180_200°C /小時速率升溫至915-930°C，保溫3-4小時；再以160_180°C /小時速率降溫至630_650°C，再以160-180。。/小時速率升溫至720-740°C，再以140-160°C /小時速率降溫至570_590°C，保溫50-70分鐘；再以100-120°C /小時速率降溫至320-340°C，保溫2-3小時;再以150_170°C /小時速率升溫至350-370°C，保溫60-80分鐘，再以150_170°C /小時速率升溫至530_550°C，保溫2-3小時，取出空冷即得。
[0008]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4白云石3-5、硫酸鈉3-5、氯化鋁 5-8、碳酸鉀 3-5、凹凸棒土 8-10、NaBF4 5-8、氯化鈉 3-5、Na2TiF6 8-10, NaF 5-8、石灰2-3、石英砂4-5、玉石粉3-4、蒙脫石1-2 ;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(dāng)于粉末重量
2-3%的硅烷偶聯(lián)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。
[0009]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明通過使用錳、鑰、硼等多種原料組合，合理設(shè)置原料配比，合理設(shè)置投放次序，合理控制鑄后熱處理溫度，形成的合金鋼具有耐磨性好、韌性好、高強(qiáng)度的特點；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，得到有效的控制，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。本發(fā)明合金鋼用于泵的閥門、泵體等部件，耐腐蝕、耐磨、韌性好。
【具體實施方式】
[0010]一種泵用耐磨低碳鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:C0.1-0.15、Mn3.1-3.4、Si0.1-0.12、Cr2.1-2.5、Mo2.1-2.2、Ni0.1-0.12、B0.13-0.16、Sb0.25-0.37、Bi0.09-0.12、Yb0.1-0.12、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
[0011]所述的泵用耐磨低碳鋼材料的生產(chǎn)方法為:
(1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:2.5比例作為鐵基質(zhì)來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)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(xué)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:(l)S1、Cr、Ni； (2) Mn,Mo, Yb ；
(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為15分鐘，投料后攪拌均勻。
[0012]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以190°C/小時速率升溫至680°C，再以150°C/小時速率降溫至550°C，再繼續(xù)以190°C /小時速率升溫至920°C，保溫3.5小時；再以170°C /小時速率降溫至640°C，再以170°C /小時速率升溫至730°C，再以150°C /小時速率降溫至580°C，保溫60分鐘；再以110°C /小時速率降溫至330°C，保溫2.5小時；再以160°C /小時速率升溫至360°C，保溫70分鐘，再以160°C /小時速率升溫至540°C，保溫2.6小時，取出空冷即得。
[0013]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白云石4、硫酸鈉4、氯化招6、碳酸鉀4、凹凸棒土 9、NaBF4 7、氯化鈉4、似211?69、似？ 7、石灰2.5、石英砂4.6、玉石粉3.5、蒙脫石1.5 ;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(dāng)于粉末重量3%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、2%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3.4小時，冷卻后，再粉碎成190目粉末，即得。
[0014]本發(fā)明泵用耐磨低碳鋼材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1298MPa，屈服強(qiáng)度954MPa，延伸率14.9%，斷面收縮率31 %，沖擊吸收功54J，沖擊韌性65J/cm2，硬度279HB。
【權(quán)利要求】
1.一種泵用耐磨低碳鋼材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:C0.1-0.15、Mn3.l_3.4、Si0.1-0.12、Cr2.l_2.5、Mo2.1-2.2、Ni0.1-0.12、B0.13-0.16、Sb0.25-0.37、Bi0.09-0.12、Yb0.1-0.12、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵用耐磨低碳鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:2-3比例作為鐵基質(zhì)來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)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(xué)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:(l)S1、Cr、Ni； (2) Mn,Mo, Yb ；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為13-16分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵用耐磨低碳鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180-200°C/小時速率升溫至670-690°C，再以140_160°C /小時速率降溫至540-560°C，再繼續(xù)以180-200°C /小時速率升溫至915_930°C，保溫3_4小時；再以160-180°C /小時速率降溫至630-650°C，再以160-180°C /小時速率升溫至720_740°C，再以140-160°C /小時速率降溫至570-590°C，保溫50-70分鐘；再以100_120°C /小時速率降溫至320-340°C，保溫2-3小時；再以150_170°C /小時速率升溫至350_370°C，保溫60-80分鐘，再以150-170°C /小時速率升溫至530-550°C，保溫2-3小時，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵用耐磨低碳鋼材料的生產(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3-4白云石3-5、硫酸鈉3-5、氯化鋁5-8、碳酸鉀.3-5、凹凸棒土 8-10、NaBF4 5-8、氯化鈉 3-5、Na2TiF6 8-10, NaF 5-8、石灰 2-3、石英砂 4-5、玉石粉3-4、蒙脫石1-2 ;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(dāng)于粉末重量2-3%的硅烷偶聯(lián)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】C22C33/04GK103667996SQ201310550267
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】張超 申請人:張超