一種大型泵軸承用合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種大型泵軸承用合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳2.5-3.5、硅1.2-1.5、錳4.6-5.1、鉻3.8-4.2、鈦1.4-1.6、硼1.2-1.5、Mo0.3-0.5、Lu0.08-0.12、S≤0.05、P≤0.05、余量為鐵。本發明提供的合金鋼通過使用Lu、硼、Mo等元素，具有高的硬度、耐磨性好、耐沖擊的特點，還具有較高的疲勞強度，且鑄造性能好。本發明合金鋼適用于大型泵的軸承，不易損壞，安全系數高。本發明使用部分廢鐵作為原料，并經過二次精煉，合理控制鑄后熱處理溫度，分批投放原料，使合金品質更穩定均一，提高綜合力學性能。本發明精煉劑用于鑄造生產，明顯提高成品率。
【專利說明】一種大型泵軸承用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，尤其涉及一種大型泵軸承用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大型泵軸承用合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有高硬度、耐沖擊、耐磨的優點。
[0004]本發明的技術方案如下:
一種大型泵軸承用合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 2.5-3.5、硅 1.2-1.5、錳 4.6-5.1、鉻 3.8-4.2、鈦 1.4-1.6、硼 1.2-1.5、Mo0.3-0.5、Lu0.08-0.12、S ≤ 0.05、P ≤ 0.05、余量為鐵。
[0005]所述的大型泵軸承用合金鋼材料的生產方法，其特征在于:
(1)、準備生鐵與廢鐵按1:0.5-1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:(I)硅、鉻、Iu; (2)錳、Mo ; (3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為22-25分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]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700_710°C，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930-940°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700-710°C，再以150-160°C /小時速率降溫至480-500°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330_350°C，保溫40-50分鐘，再以200-210°C /小時速率升溫至530-545°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30-40、硫酸鋁3-4、螢石5_6、氧化錳1-2、三聚磷酸鉀1-2、天青石粉2-3、秸桿灰燼1-2、玉石粉3-4、蒙脫石1_2、硝酸鈉3-4、氟化鈣1-2 ;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。
[0008]本發明的有益效果
本發明提供的合金鋼通過使用Lu、硼、Mo等元素，具有高的硬度、耐磨性好、耐沖擊的特點，還具有較高的疲勞強度，且鑄造性能好。本發明合金鋼適用于大型泵的軸承，不易損壞，安全系數高。本發明使用部分廢鐵作為原料，并經過二次精煉，合理控制鑄后熱處理溫度，分批投放原料，使合金品質更穩定均一，提高綜合力學性能。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。
【具體實施方式】
[0009]一種大型泵軸承用合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 2.5-3.5、硅 1.2-1.5、錳 4.6-5.1、鉻 3.8-4.2、鈦 1.4-1.6、硼 1.2-1.5、Mo0.3-0.5、Lu0.08-0.12、S≤ 0.05、P ≤ 0.05、余量為鐵。
[0010]所述的大型泵軸承用合金鋼材料的生產方法為:
(1)、準備生鐵與廢鐵按1:0.7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、鉻、lu ; (2 )錳、Mo ; (3 )其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為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205°C /小時速率升溫至505°C，保溫60_70分鐘，再以205°C /小時速率升溫至705°C，再以155°C /小時速率降溫至605°C，再以205°C /小時速率升溫至935°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705°C，再以155°C /小時速率降溫至490°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340°C，保溫45分鐘，再以205°C /小時速率升溫至536°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35、硫酸鋁3.4、螢石
5.5、氧化錳1.5、三聚磷酸鉀1.5、天青石粉2.5、秸桿灰燼1.5、玉石粉3.5、蒙脫石1.5、硝酸鈉3.5、氟化鈣1.5 ;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170目粉末；將所得粉末加入相當于粉末重量3%的硅烷偶聯劑KH-550、2%的納米碳粉，混合均勻后，在13Mpa下壓制成坯，然后，在930°C下煅燒3.4小時，冷卻后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0013]本發明大型泵軸承用合金鋼材料的機械性能為:拉伸強度1380MPa，屈服強度971MPa，延伸率12%，斷面收縮率21%，沖擊吸收功54J，沖擊韌性58J/cm2，硬度285HB。
【權利要求】
1.一種大型泵軸承用合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 2.5-3.5、硅 1.2-1.5、錳 4.6-5.1、鉻 3.8-4.2、鈦 1.4-1.6、硼 1.2-1.5、ΜοΟ.3-0.5、Lu0.08-0.12、S ≤0.05、P ≤0.05、余量為鐵。
2.根據權利要求1所述的大型泵軸承用合金鋼材料的生產方法，其特征在于:(1)、準備生鐵與廢鐵按1:0.5-1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、鉻、lu；(2)錳、Mo ；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為22-25分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的大型泵軸承用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700-710°C，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930-940°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700_710°C，再以150_160°C /小時速率降溫至480-500°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330-350°C，保溫40-50分鐘，再以200-210°C /小時速率升溫至530-545°C，保溫2-3小時，取出空冷即得。
4.根據權利要求2所述的大型泵軸承用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30-40、硫酸鋁3-4、螢石5-6、氧化錳1_2、三聚磷酸鉀1-2、天青石粉2-3、稻桿灰焊1-2、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、硝酸鈉3_4、氟化|丐1-2 ；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。
【文檔編號】C22C33/04GK103643137SQ201310558317
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月12日 優先權日:2013年11月12日
【發明者】孔華英 申請人:銅陵市肆得科技有限責任公司