一种水泵轴承用合金钢材料及其制备方法
【专利摘要】一种水泵轴承用合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳1.2-1.5、硅1.6-1.8、铬7.2-7.5、锰3.7-4.1、钼0.5-0.9、Ho0.04-0.06、Ta0.02-0.05、S≤0.05、P≤0.05、余量为铁。本发明的合金钢不仅具有高的硬度、耐磨性，而且还具有较好的韧性，热强较高、淬透性高，还具有较高的疲劳强度。本发明使用部分废铁作为原料，并经过二次精炼，合理控制铸后热处理温度，分批投放原料，使合金品质更稳定均一，综合力学性能更优异。本发明精炼剂用于铸造生产，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。本发明合金钢适用于水泵轴承。
【专利说明】一种水泵轴承用合金钢材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属材料制备领域，尤其涉及一种水泵轴承用合金钢材料及其制备方法。
【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水泵轴承用合金钢材料及其制备方法，该合金材料具有高硬度、耐冲击、耐磨、淬透性好的优点。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种水泵轴承用合金钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 1.2-1.5、硅 1.6-1.8、铬 7.2-7.5、锰 3.7-4.1、钥 0.5-0.9、Ho0.04-0.06、Ta0.02-0.05、S≤0.05、P≤0.05、余量为铁。
[0005]所述的水泵轴承用合金钢材料的生产方法，其特征在于:
(1)、准备生铁与废铁按1:0.5-1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:(1)硅、钥；(2)锰、ta; (3)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
[0006]所述的铸后热处理是:先由室温以180_190°C /小时速率升温至480_490°C，保温50-60分钟，再以180-190°C /小时速率升温至680_690°C，再以180_190°C /小时速率降温至560-570°C，再以220-230°C /小时速率升温至930-940°C，保温3-4小时；再以180-190°C /小时速率降温至570-580°C，再以220_230°C /小时速率升温至720_730°C，再以180-190°C /小时速率降温至460-470°C，保温50-60分钟；再以180_190°C /小时速率降温至200-210°C，保温2-3小时；再以180-190°C /小时速率升温至340_350°C，保温40-50分钟，再以180-190°C /小时速率升温至530-545°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30-40、硫酸铝3-4、萤石5_6、氧化锰1-2、三聚磷酸钾1-2、天青石粉2-3、秸杆灰烬1-2、玉石粉3-4、蒙脱石1_2、硝酸钠
3-4、氟化钙1-2 ;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
本发明的合金钢不仅具有高的硬度、耐磨性，而且还具有较好的韧性，热强较高、淬透性高，还具有较高的疲劳强度。本发明使用部分废铁作为原料，并经过二次精炼，合理控制铸后热处理温度，分批投放原料，使合金品质更稳定均一，综合力学性能更优异。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。本发明合金钢适用于水泵轴承。
【具体实施方式】
[0009]一种水泵轴承用合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳
1.2-1.5、硅 1.6-1.8、铬 7.2-7.5、锰 3.7-4.1、钥 0.5-0.9、Ho0.04-0.06、Ta0.02-0.05、S≤0.05、P≤0.05、余量为铁。
[0010]所述的水泵轴承用合金钢材料的生产方法为:
(1)、准备生铁与废铁按1:0.8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、钥；(2)锰、ta; (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185°C /小时速率升温至485°C，保温55分钟，再以185°C /小时速率升温至685°C，再以185°C /小时速率降温至565°C，再以225°C /小时速率升温至935°C，保温3.5小时；再以185°C /小时速率降温至575°C，再以225°C /小时速率升温至725°C，再以185°C /小时速率降温至465°C，保温55分钟；再以185°C/小时速率降温至205°C，保温2.5小时；再以185°C /小时速率升温至345°C，保温45分钟，再以1850C /小时速率升温至535°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35、硫酸铝3.4、萤石
5.5、氧化锰1.5、三聚磷酸钾1.5、天青石粉2.5、秸杆灰烬1.5、玉石粉3.5、蒙脱石1.5、硝酸钠3.5、氟化钙1.5 ;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170目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量3%的硅烷偶联剂KH-550、2%的纳米碳粉，混合均匀后，在13Mpa下压制成坯，然后，在930°C下煅烧3.4小时，冷却后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0013]本发明水泵轴承用合金钢材料的机械性能为:拉伸强度1368MPa，屈服强度959MPa，延伸率12.5 %，断面收缩率24.6 %，冲击吸收功56J，冲击韧性65J/cm2,硬度289HB。
【权利要求】
1.一种水泵轴承用合金钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 1.2-1.5、硅 1.6-1.8、铬 7.2-7.5、锰 3.7-4.1、钥 0.5-0.9、Ho0.04-0.06、Ta0.02-0.05、S ≤0.05、P ≤0.05、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的水泵轴承用合金钢材料的生产方法，其特征在于: (I)、准备生铁与废铁按1:0.5-1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、钥；(2 )锰、ta ; (3 )其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的水泵轴承用合金钢材料的生产方法，其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以180-190°C /小时速率升温至480-490°C，保温50-60分钟，再以180-190°C /小时速率升温至680-690°C，再以180_190°C /小时速率降温至560_570°C，再以220-230°C /小时速率升温至930-940°C，保温3_4小时；再以180_190°C /小时速率降温至570-580°C，再以220-230°C /小时速率升温至720-730°C，再以180_190°C /小时速率降温至460-470°C，保温50-60分钟；再以180_190°C /小时速率降温至200-210°C，保温2-3小时；再以180-190°C /小时速率升温至340-350°C，保温40-50分钟，再以180_190°C /小时速率升温至530-545°C，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的水泵轴承用合金钢材料的生产方法，其特征在于:所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉30-40、硫酸铝3-4、萤石5-6、氧化锰1_2、三聚磷酸钾1-2、天青石粉2-3、稻杆灰焊1-2、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、硝酸钠3_4、氟化|丐1-2 ；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ΚΗ_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。
【文档编号】C22C38/38GK103643139SQ201310558320
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】孔华英 申请人:铜陵市肆得科技有限责任公司