一種用于閥門的耐老化合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種用于閥門的耐老化合金鋼材料,其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳0.2-0.4、硅0.1-0.14、鎳14-15、鉻4-5、鎂7.4-7.6、錳1.8-1.9、鋯0.5-0.8、鉬3.1-3.4、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發(fā)明通過使用鎳、鎂、鉬等多種原料組合，形成的合金鋼具有高強(qiáng)度、高硬度、耐磨性好、耐惡劣環(huán)境的特點(diǎn)；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，硫磷等有害元素更低。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。本發(fā)明合金鋼適用于制造閥門，耐惡劣環(huán)境，輸送各種氣、液相物體，使用壽命明顯延長(zhǎng)。
【專利說明】一種用于閥門的耐老化合金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，尤其涉及一種用于閥門的耐老化合金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(dòng)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(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】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于閥門的耐老化合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有硬度高、強(qiáng)度高、耐惡劣環(huán)境侵蝕的特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種用于閥門的耐老化合金鋼材料，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:碳 0.2-0.4、硅 0.1-0.14、鎳 14-15、鉻 4-5、鎂 7.4-7.6、錳 1.8-1.9、鋯 0.5-0.8、鑰
3.1-3.4、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
[0006]所述的用于閥門的耐老化合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(I)、準(zhǔn)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(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 )、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、鎂；(2 )鎳、鑰；(3 )錳、鋯(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為11-14分鐘，投料后攪拌均勻。
[0007]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以230_250°C /小時(shí)速率升溫至690_710°C，再以160-175°C /小時(shí)速率降溫至570-590°C，再繼續(xù)以230_250°C /小時(shí)速率升溫至920-940°C，保溫3-4小時(shí)；再以140_160°C /小時(shí)速率降溫至720_750°C，保溫40-60分鐘，再以140-160°C /小時(shí)速率降溫至620-630°C，保溫40-60分鐘；再以100_120°C /小時(shí)速率降溫至320-340°C，保溫2-3小時(shí)；再以150_170°C /小時(shí)速率升溫至350_370°C，再以70-900C /小時(shí)速率降溫至200-230°C，再以140_160°C /小時(shí)速率升溫至540_555°C，保溫
3-4小時(shí)，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、氯化鉀5-8、氟化鈣3-5、石墨粉5-8、氟硅酸鈉8-10、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、天青石3_5、鉀長(zhǎng)石3_5、二氧化鈦1_2、硅藻土粉3-4、氟硅酸鈉1-2、硝酸鈉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(shí)，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)明通過使用鎳、鎂、鑰等多種原料組合，合理設(shè)置原料配比和生產(chǎn)工藝，合理設(shè)置投放次序，合理控制鑄后熱處理溫度，形成的合金鋼具有高強(qiáng)度、高硬度、耐磨性好、耐惡劣環(huán)境的特點(diǎn)；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，硫磷等有害元素更低。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(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。本發(fā)明合金鋼適用于制造閥門，耐酸堿、高溫等惡劣環(huán)境，輸送各種氣、液相物體，使用壽命明顯延長(zhǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0010]一種用于閥門的耐老化合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 0.2-0.4、硅 0.1-0.14、鎳 14-15、鉻 4-5、鎂 7.4-7.6、錳 1.8-1.9、鋯 0.5-0.8、鑰 3.1-3.4、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。
[0011]所述的用于閥門的耐老化合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(I)、準(zhǔn)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(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 )、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、鎂；(2 )鎳、鑰；(3 )錳、鋯(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為13分鐘，投料后攪拌均勻。
[0012]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以240°C/小時(shí)速率升溫至700°C，再以165°C/小時(shí)速率降溫至580°C，再繼續(xù)以240°C /小時(shí)速率升溫至930°C，保溫3.5小時(shí)；再以150°C /小時(shí)速率降溫至740°C，保溫50分鐘，再以150°C /小時(shí)速率降溫至625°C，保溫50分鐘；再以110°C /小時(shí)速率降溫至330°C，保溫2.5小時(shí)；再以160°C /小時(shí)速率升溫至360°C，再以80°C /小時(shí)速率降溫至215°C，再以150°C /小時(shí)速率升溫至545°C，保溫3.5小時(shí)，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、氯化鉀6、氟化鈣
4、石墨粉7、氟硅酸鈉9、玉石粉3、蒙脫石1.5、天青石4、鉀長(zhǎng)石4、二氧化鈦1.5、硅藻土粉3.5、氟硅酸鈉1.5、硝酸鈉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3%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、2%的納米碳粉，混合均勻后，在IIMpa下壓制成坯，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。
[0014]本發(fā)明用于閥門的耐老化合金鋼材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1380MPa，屈服強(qiáng)度973MPa，延伸率14%，斷面收縮率25 %，沖擊吸收功56J，沖擊韌性65.6J/cm2,硬度295HB。
【權(quán)利要求】
1.一種用于閥門的耐老化合金鋼材料，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:碳 0.2-0.4、硅 0.1-0.14、鎳 14-15、鉻 4-5、鎂 7.4-7.6、錳 1.8-1.9、鋯 0.5-0.8、鑰 3.1-3.4、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于閥門的耐老化合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (I)、準(zhǔn)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(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 )、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、鎂；(2 )鎳、鑰；(3 )錳、鋯(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為11-14分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于閥門的耐老化合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以230-250°C /小時(shí)速率升溫至690-710°C，再以160_175°C /小時(shí)速率降溫至570-590°C，再繼續(xù)以230-250°C /小時(shí)速率升溫至920_940°C，保溫3_4小時(shí)；再以140-160°C /小時(shí)速率降溫至720-750°C，保溫40-60分鐘，再以140_160°C /小時(shí)速率降溫至620-630°C，保溫40-60分鐘；再以100_120°C /小時(shí)速率降溫至320_340°C，保溫2-3小時(shí)；再以150-170 V /小時(shí)速率升溫至350-370 °C，再以70-90 V /小時(shí)速率降溫至200-2300C，再以140-160°C /小時(shí)速率升溫至540-555°C，保溫3_4小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于閥門的耐老化合金鋼材料的生產(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、氯化鉀5-8、氟化鈣3-5、石墨粉5-8、氟硅酸鈉8-10、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、天青石3-5、鉀長(zhǎng)石3_5、二氧化鈦1_2、硅藻土粉3-4、氟硅酸鈉1-2、硝酸鈉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(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號(hào)】C22C33/04GK103667986SQ201310550351
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)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(qǐng)人:張超