一种耐低温泵阀用合金材料及其制备方法
【专利摘要】一种耐低温泵阀用合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.3、硅0.5-0.7、锰0.8-1.1、钒0.2-0.4、铌0.6-0.8、铝0.08-0.14、钛1.2-1.4、砷0.02-0.04、Er0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。本发明在低碳钢的基础上使用钛、铝、铌等元素，形成的合金具有高强度、耐冲击、耐磨、耐低温冷脆、焊接性能好的特点；使用部分废铁作为原料，并经过二次精炼，使品质更稳定均一。本发明合金钢适用于泵的叶片、管道、阀门，耐低温，使用寿命长。本发明精炼剂用于铸造生产，铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右。
【专利说明】一种耐低温泵阀用合金材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属材料制备领域，尤其涉及一种耐低温泵阀用合金材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]泵阀工作的环境多样，恶劣，对材质的要求很高，目前泵阀用的合金钢有多种多样，技术有很大进步，但是仍有很多问题存在，如耐磨性、硬度、防锈性能、耐腐蚀性能、耐高低温性能、脆性、韧性等，在很多场合还不能满足生产的要求，还需要进一步改进，以提高生产效率，降低成本，提高安全性，为高精尖技术发展提供保障，为社会发展提供动力，任务还很艰巨。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种耐低温泵阀用合金材料及其制备方法，该合金材料具有高强度、耐磨、耐低温冷脆的优点。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种耐低温泵阀用合金材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.2-0.3、硅 0.5-0.7、锰 0.8-1.1、钒 0.2-0.4、铌 0.6-0.8、铝 0.08-0.14、钛 1.2-1.4、砷
0.02-0.04、Er0.04-0.07、S ≤0.04、P ≤ 0.04、余量为铁。
[0005]所述的耐低温泵阀用合金材料的生产方法，其特征在于:
(1)、准备生铁与废铁按1:1-3比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
(2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(I)硅、锰；(2)钒、铝；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-24分钟，投料后搅拌均匀。
[0006]所述的铸后热处理是:先由室温以220_230°C /小时速率升温至500-510°C，再以160-1700C /小时速率降温至400-410°C，再以220-230°C /小时速率升温至650_660°C，保温60-70分钟，再以220-230 °C /小时速率升温至930-945 °C，保温3_4小时；再以160-170°C /小时速率降温至600-610°C，再以220_230°C /小时速率升温至710_730°C，再以160-170°C /小时速率降温至500-51 (TC，保温60-80分钟；再以160_170°C /小时速率降温至200-220°C，保温2-3小时；再以220_230°C /小时速率升温至300-310°C，保温40-60分钟，再以220-230°C /小时速率升温至540-550°C，保温2_3小时，取出空冷即得。
[0007]所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉3-4、氧化锌1-2、铝粉1-2、硝酸钠3-5、白云石粉3-4、高岭土 2-3、氟化锆1-2、玉石粉3-4、蒙脱石1_2、氟硅酸钠2_3 ；制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2_3%的硅烷偶联剂KH_550、1_2%的纳米碳粉，混合均匀后，在8-15Mpa下压制成坯，然后，在900-950°C下煅烧3_4小时，冷却后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0008]本发明的有益效果
本发明在低碳钢的基础上使用钛、铝、铌等元素，加之分次投放原料，合理控制铸后热处理温度，形成的合金具有高强度、耐冲击、耐磨、耐低温冷脆、焊接性能好的特点；使用部分废铁作为原料，并经过二次精炼，使品质更稳定均一。本发明合金钢适用于泵的叶片、管道、阀门，耐低温，使用寿命长。本发明精炼剂用于铸造生产，明显提高成品率，特别是铸件中的气孔度降低1-2度，不会在铸件表面产生气孔，夹杂氧化物也明显降低，氧化夹杂物在2级左右。
【具体实施方式】
[0009]一种耐低温泵阀用合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳0.2-0.3、硅 0.5-0.7、锰 0.8-1.1、钒 0.2-0.4、铌 0.6-0.8、铝 0.08-0.14、钛 1.2-1.4、砷
0.02-0.04、Er0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量为铁。
[0010]所述的耐低温泵阀用合金材料的生产方法为:
(1)、准备生铁与废铁按1:2比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
(2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(I)硅、锰；(2)钒、铝；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23分钟，投料后搅拌均匀。
[0011]所述的铸后热处理是:先由室温以225°C /小时速率升温至505°C，再以165°C /小时速率降温至405°C，再以225°C /小时速率升温至655°C，保温65分钟，再以225°C /小时速率升温至935°C，保温3.5小时；再以165°C /小时速率降温至605°C，再以225°C /小时速率升温至720°C，再以165°C /小时速率降温至505°C，保温70分钟；再以165°C /小时速率降温至210°C，保温2.5小时；再以225°C /小时速率升温至305°C，保温50分钟，再以2250C /小时速率升温至545°C，保温2.5小时，取出空冷即得。
[0012]所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:工具钢粉3.5、氧化锌1.5、铝粉
1.5、硝酸钠4、白云石粉3.5、高岭土 2.5氟化锆1.5、玉石粉3.5、蒙脱石1.5、氟硅酸钠2.5 ；制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成150目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2.5%的硅烷偶联剂KH-550U.5%的纳米碳粉，混合均匀后，在IlMpa下压制成还，然后，在930°C下煅烧3.5小时，冷却后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0013]本发明耐低温泵阀用合金材料的机械性能为:拉伸强度1241MPa，屈服强度936MPa，延伸率15.1%,断面收缩率26.1%,冲击吸收功53.5J，冲击韧性62.7J/cm2,硬度259.8HB。
【权利要求】
1.一种耐低温泵阀用合金材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳0.2-0.3、硅0.5-0.7、锰0.8-1.1、钒0.2-0.4、铌0.6-0.8、铝0.08-0.14、钛 1.2-1.4、砷 0.02-0.04、Er0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的耐低温泵阀用合金材料的生产方法，其特征在于: (1)、准备生铁与废铁按1:1-3比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等； (2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(I)硅、锰；(2)钒、铝；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-24分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的耐低温泵阀用合金材料的生产方法，其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以220-230°C /小时速率升温至500-510°C，再以160_170°C /小时速率降温至400-410°C，再以220-230°C /小时速率升温至650_660°C，保温60-70分钟，再以220-2300C /小时速率升温至930-945°C，保温3_4小时；再以160_170°C /小时速率降温至600-610°C，再以220-230°C /小时速率升温至710_730°C，再以160_170°C /小时速率降温至500-510°C，保温60-80分钟；再以160_170°C /小时速率降温至200_220°C，保温2-3小时；再以220-230°C /小时速率升温至300-310°C，保温40-60分钟，再以220_230°C /小时速率升温至540-550°C，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的耐低温泵阀用合金材料的生产方法，其特征在于:工具钢粉3-4、氧化锌1-2、铝粉1-2、硝酸钠3-5、白云石粉3-4、高岭土 2_3、氟化锆1_2、玉石粉3_4、蒙脱石1-2、氟硅酸钠2-3 ;制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2-3%的硅烷偶联剂KH-550、l-2%的纳米碳粉，混合均匀后，在8-15Mpa下压制成坯，然后，在900-950°C下煅烧3-4小时，冷却后， 再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文档编号】C22C38/14GK103614622SQ201310505966
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日
【发明者】吴寿涛 申请人:铜陵市经纬流体科技有限公司