一種泵軸用含錸耐磨高硬度合金材料及其制備方法
【專利摘要】一種泵軸用含錸耐磨高硬度合金材料,其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳0.2-0.4、硅0.3-0.4、錳1.1-1.3、鎳1.5-1.7、鉻2.1-2.3、錸0.02-0.04、Pb0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。本發(fā)明通過使用錸、鉻、鎳等元素對中低碳鋼進(jìn)行改性,大大增加了鋼的硬度和耐磨性;并分次投放原料,合理控制鑄后熱處理溫度,得到的合金鋼具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能,并且耐腐蝕;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),鑄件中的氣孔度降低1-2度,氧化夾雜物在2級左右。本發(fā)明合金鋼用于泵軸,耐腐蝕、耐磨,使用壽命長。
【專利說明】一種泵軸用含錸耐磨高硬度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,尤其涉及一種泵軸用含錸耐磨高硬度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】
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種泵軸用含錸耐磨高硬度合金材料及其制備方法,該合金材料具有耐磨性好、硬度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種泵軸用含錸耐磨高硬度合金材料,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 0.2-0.4、硅 0.3-0.4、錳 1.1-1.3、鎳 1.5-1.7、鉻 2.1-2.3、錸 0.02-0.04、Pb0.04-0.07, S ^ 0.04, P ^ 0.04、余量為鐵。
[0005]所述的泵軸用含錸耐磨高硬度合金材料的生產(chǎn)方法,其特征在于:
(I)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:0.5-1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?yàn)?(I)硅、錳、Pb ; (2 )鎳、鉻、錸;各批次投入元素的時間間隔為25-28分鐘,投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以170_190°C /小時速率升溫至660_680°C,再以140-160°C /小時速率降溫至510-530°C,再繼續(xù)以170_190°C /小時速率升溫至940-950°C,保溫4-5小時;再以130_150°C /小時速率降溫至600-615°C,再以200_220°C /小時速率升溫至730-750°C,再以130-150°C /小時速率降溫至560_580°C,保溫70-90分鐘;再以120-140°C /小時速率降溫至300-31 (TC,保溫2-3小時;再以140_150°C /小時速率升溫至430-450°C,再以110-130°C /小時速率降溫至220-230°C,再以140_150°C /小時速率升溫至530-550°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3-4、電石粉3-4、鎂粉3-4、氧化鋅2-3、二氧化鈦1-2、偏磷酸鈉2-3、高嶺土粉5-6、氮化鋁粉1_2、氟化鋯1_2、玉石粉
3-4、蒙脫石1-2、氟化鈣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,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)明通過使用錸、鉻、鎳等元素對中低碳鋼進(jìn)行改性,大大增加了鋼的硬度和耐磨性;并分次投放原料,合理控制鑄后熱處理溫度,得到的的合金鋼具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能,并且耐腐蝕;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。本發(fā)明合金鋼用于泵軸,耐腐蝕、耐磨,使用壽命長。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種泵軸用含錸耐磨高硬度合金材料,其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 0.2-0.4、硅 0.3-0.4、錳 1.1-1.3、鎳 1.5-1.7、鉻 2.1-2.3、錸 0.02-0.04、Pb0.04-0.07, S ^ 0.04, P ^ 0.04、余量為鐵。
[0010]所述的泵軸用含錸耐磨高硬度合金材料的生產(chǎn)方法為:
(I)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:0.8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?yàn)?(I)硅、錳、Pb ; (2 )鎳、鉻、錸;各批次投入元素的時間間隔為26分鐘,投料后攪拌均勻。
`0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180°C /小時速率升溫至670°C,再以150°C /小時速率降溫至520°C,再繼續(xù)以180°C /小時速率升溫至945°C,保溫4.5小時;再以140°C /小時速率降溫至608°C,再以210°C /小時速率升溫至740°C,再以140°C /小時速率降溫至570°C,保溫80分鐘;再以130°C /小時速率降溫至305°C,保溫2.5小時;再以145°C /小時速率升溫至440°C,再以120°C /小時速率降溫至225°C,再以145°C /小時速率升溫至540 V,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3.5、電石粉3.5、鎂粉
3.5、氧化鋅2.5、二氧化鈦1.5、偏磷酸鈉2.5、高嶺土粉5.5、氮化鋁粉1.5、氟化鋯1.5、玉石粉3.5、蒙脫石1.6、氟化鈣2.4 ;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3.4小時,冷卻后,再粉碎成200目粉末,即得。
[0013]本發(fā)明泵軸用含錸耐磨高硬度合金材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1286Pa,屈服強(qiáng)度923MPa,延伸率13.8%,斷面收縮率25.9%,沖擊吸收功50.8J,沖擊韌性63J/cm2,硬度283.9HB。
【權(quán)利要求】
1.一種泵軸用含錸耐磨高硬度合金材料,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 0.2-0.4、硅 0.3-0.4、錳 1.1-1.3、鎳 1.5-1.7、鉻 2.1-2.3、錸 0.02-0.04、Pb0.04-0.07, S ^ 0.04, P ^ 0.04、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵軸用含錸耐磨高硬度合金材料的生產(chǎn)方法,其特征在于: (I)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:0.5-1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?yàn)?(I)硅、錳、Pb ; (2 )鎳、鉻、錸;各批次投入元素的時間間隔為25-28分鐘,投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵軸用含錸耐磨高硬度合金材料的生產(chǎn)方法,其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以170-190°C /小時速率升溫至660-680°C,再以140-160°C / 小時速率降溫至510-530 °C,再繼續(xù)以170_190°C /小時速率升溫至940-950°C,保溫4-5小時;再以130_150°C /小時速率降溫至600_615°C,再以200_220°C /小時速率升溫至730-750°C,再以130-150°C /小時速率降溫至560-580°C,保溫70-90分鐘;再以120-140°C /小時速率降溫至300-31 (TC,保溫2-3小時;再以140_150°C /小時速率升溫至430-450°C,再以110-130°C /小時速率降溫至220-230°C,再以140_150°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所述的泵軸用含錸耐磨高硬度合金材料的生產(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、電石粉3-4、鎂粉3-4、氧化鋅2-3、二氧化鈦1-2、偏磷酸鈉2-3、高嶺土粉5-6、氮化鋁粉1-2、氟化鋯1_2、玉石粉3_4、蒙脫石1-2、氟化鈣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,冷卻后,再粉碎成150-250目粉末,即得。
【文檔編號】C21D6/00GK103668000SQ201310564446
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】胡光榮 申請人:安徽榮達(dá)閥門有限公司