一種耐低溫泵閥用合金材料及其制備方法
【專利摘要】一種耐低溫泵閥用合金材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳0.2-0.3、硅0.5-0.7、錳0.8-1.1、釩0.2-0.4、鈮0.6-0.8、鋁0.08-0.14、鈦1.2-1.4、砷0.02-0.04、Er0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。本發(fā)明在低碳鋼的基礎(chǔ)上使用鈦、鋁、鈮等元素，形成的合金具有高強(qiáng)度、耐沖擊、耐磨、耐低溫冷脆、焊接性能好的特點(diǎn)；使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過(guò)二次精煉，使品質(zhì)更穩(wěn)定均一。本發(fā)明合金鋼適用于泵的葉片、管道、閥門，耐低溫，使用壽命長(zhǎng)。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(jí)左右。
【專利說(shuō)明】一種耐低溫泵閥用合金材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種耐低溫泵閥用合金材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]泵閥工作的環(huán)境多樣，惡劣，對(duì)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(jìn)步，但是仍有很多問(wèn)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(chǎng)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(huì)發(fā)展提供動(dòng)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耐低溫泵閥用合金材料及其制備方法，該合金材料具有高強(qiáng)度、耐磨、耐低溫冷脆的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種耐低溫泵閥用合金材料，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:碳 0.2-0.3、硅 0.5-0.7、錳 0.8-1.1、釩 0.2-0.4、鈮 0.6-0.8、鋁 0.08-0.14、鈦 1.2-1.4、砷
0.02-0.04、Er0.04-0.07、S ≤0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
[0005]所述的耐低溫泵閥用合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1-3比例作為鐵基質(zhì)來(lái)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(cè)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(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、錳；(2)釩、鋁；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為22-24分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以220_230°C /小時(shí)速率升溫至500-510°C，再以160-1700C /小時(shí)速率降溫至400-410°C，再以220-230°C /小時(shí)速率升溫至650_660°C，保溫60-70分鐘，再以220-230 °C /小時(shí)速率升溫至930-945 °C，保溫3_4小時(shí)；再以160-170°C /小時(shí)速率降溫至600-610°C，再以220_230°C /小時(shí)速率升溫至710_730°C，再以160-170°C /小時(shí)速率降溫至500-51 (TC，保溫60-80分鐘；再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至200-220°C，保溫2-3小時(shí)；再以220_230°C /小時(shí)速率升溫至300-310°C，保溫40-60分鐘，再以220-230°C /小時(shí)速率升溫至540-550°C，保溫2_3小時(shí)，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(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(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明在低碳鋼的基礎(chǔ)上使用鈦、鋁、鈮等元素，加之分次投放原料，合理控制鑄后熱處理溫度，形成的合金具有高強(qiáng)度、耐沖擊、耐磨、耐低溫冷脆、焊接性能好的特點(diǎn)；使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過(guò)二次精煉，使品質(zhì)更穩(wěn)定均一。本發(fā)明合金鋼適用于泵的葉片、管道、閥門，耐低溫，使用壽命長(zhǎng)。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(huì)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(jí)左右。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種耐低溫泵閥用合金材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳0.2-0.3、硅 0.5-0.7、錳 0.8-1.1、釩 0.2-0.4、鈮 0.6-0.8、鋁 0.08-0.14、鈦 1.2-1.4、砷
0.02-0.04、Er0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
[0010]所述的耐低溫泵閥用合金材料的生產(chǎn)方法為:
(1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:2比例作為鐵基質(zhì)來(lái)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(cè)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(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、錳；(2)釩、鋁；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)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225°C /小時(shí)速率升溫至505°C，再以165°C /小時(shí)速率降溫至405°C，再以225°C /小時(shí)速率升溫至655°C，保溫65分鐘，再以225°C /小時(shí)速率升溫至935°C，保溫3.5小時(shí)；再以165°C /小時(shí)速率降溫至605°C，再以225°C /小時(shí)速率升溫至720°C，再以165°C /小時(shí)速率降溫至505°C，保溫70分鐘；再以165°C /小時(shí)速率降溫至210°C，保溫2.5小時(shí)；再以225°C /小時(shí)速率升溫至305°C，保溫50分鐘，再以2250C /小時(shí)速率升溫至545°C，保溫2.5小時(shí)，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(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2.5%的硅烷偶聯(lián)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(shí)，冷卻后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0013]本發(fā)明耐低溫泵閥用合金材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1241MPa，屈服強(qiáng)度936MPa，延伸率15.1%,斷面收縮率26.1%,沖擊吸收功53.5J，沖擊韌性62.7J/cm2,硬度259.8HB。
【權(quán)利要求】
1.一種耐低溫泵閥用合金材料，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:碳0.2-0.3、硅0.5-0.7、錳0.8-1.1、釩0.2-0.4、鈮0.6-0.8、鋁0.08-0.14、鈦 1.2-1.4、砷 0.02-0.04、Er0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐低溫泵閥用合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1-3比例作為鐵基質(zhì)來(lái)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(cè)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(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、錳；(2)釩、鋁；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為22-24分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐低溫泵閥用合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以220-230°C /小時(shí)速率升溫至500-510°C，再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至400-410°C，再以220-230°C /小時(shí)速率升溫至650_660°C，保溫60-70分鐘，再以220-2300C /小時(shí)速率升溫至930-945°C，保溫3_4小時(shí)；再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至600-610°C，再以220-230°C /小時(shí)速率升溫至710_730°C，再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至500-510°C，保溫60-80分鐘；再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至200_220°C，保溫2-3小時(shí)；再以220-230°C /小時(shí)速率升溫至300-310°C，保溫40-60分鐘，再以220_230°C /小時(shí)速率升溫至540-550°C，保溫2-3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐低溫泵閥用合金材料的生產(chǎn)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(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(shí)，冷卻后， 再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號(hào)】C22C38/14GK103614622SQ201310505966
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】吳壽濤 申請(qǐng)人:銅陵市經(jīng)緯流體科技有限公司