一种泵阀用高硬度低碳钢材料及其制备方法
【专利摘要】一种泵阀用高硬度低碳钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.4、硅0.5-0.7、锰4.3-4.6、铬0.8-1.2、硼0.12-0.24、铈0.02-0.04、Sb0.03-0.05、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。本发明在中低碳钢的基础上添加锑、锰、铈、硼等元素，分批投放原料，合理控制铸后处理温度，得到的合金钢不仅韧性、可塑性好，而且硬度、耐冲击、耐磨性好、耐腐蚀性很好，用于泵轴、轴承、轴套、输送管、泵壳等部件，性能优异，使用寿命比普通零件长1-2倍；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】一种泵阀用高硬度低碳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，尤其涉及一种泵阀用高硬度低碳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泵阀用高硬度低碳钢材料及其制备方法，该合金材料具有高硬度、高耐磨性、韧性好的优点。
[0004]本发明的技术方案如下:
[0005]一种泵阀用高硬度低碳钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.2-0.4、硅 0.5-0.7、锰 4.3-4.6、铬 0.8-1.2、硼 0.12-0.24、铈 0.02-0.04、Sb0.03-0.05、S ≤ 0.04、P ≤0.04、余量为铁。
[0006]所述的泵阀用高硬度低碳钢材料的生产方法，其特征在于:
[0007](1)、准备生铁与废铁按1:1-2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；
[0008](2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(1)硅、铈；(2)锰、硼；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23-25分钟，投料后搅拌均匀。
[0009]所述的铸后热处理是:先由室温以200-210°C /小时速率升温至500-510°C，保温60-70分钟，再以200-210°C /小时速率升温至750_760°C，保温60-70分钟，再以170-1800C /小时速率升温至910-930°C，保温3_4小时；再以150_160°C /小时速率降温至600-610°C，再以200-210°C /小时速率升温至750_760°C，再以150_160°C /小时速率降温至500-510°C，保温70-80分钟；再以150_160°C /小时速率降温至220_230°C，保温2-3小时；再以200-210°C /小时速率升温至300-310°C，再以150_160°C /小时速率降温至200-210°C，再以200-210°C /小时速率升温至530_540°C，保温2_3小时，取出空冷即得。
[0010]所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉30-34、氢氧化铝2-3、方解石4-5、硫酸锌1-2、麦饭石1-2、蒙脱石1-2、玉石2-3、阳起石3_4、氟化钙1_2、氟硅酸钠4_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。
[0011]本发明的有益效果
[0012]本发明在中低碳钢的基础上添加锑、锰、铈、硼等元素，分批投放原料，合理控制铸后处理温度，得到的合金钢不仅韧性、可塑性好，而且硬度、耐冲击、耐磨性好、耐腐蚀性很好，用于泵轴、轴承、轴套、输送管、泵壳等部件，性能优异，使用寿命比普通零件长1-2倍；本发明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】
[0013]一种泵阀用高硬度低碳钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳
0.2-0.4、硅 0.5-0.7、锰 4.3-4.6、铬 0.8-1.2、硼 0.12-0.24、铈 0.02-0.04、Sb0.03-0.05、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
[0014]所述的泵阀用高硬度低碳钢材料的生产方法为:
[0015](I)、准备生铁与废铁按1:1.5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；
[0016](2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(1)硅、铈；(2)锰、硼；
(3)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为24分钟，投料后搅拌均匀。
[0017]所述的铸后热处理是:先由室温以205°C /小时速率升温至505°C，保温65分钟，再以205°C /小时速率升温至755°C，保温65分钟，再以175°C /小时速率升温至920°C，保温3.5小时；再以155°C /小时速率降温至605°C，再以205°C /小时速率升温至755°C，再以155°C /小时速率降温至505°C，保温75分钟；再以155°C /小时速率降温至225°C，保温
2.5小时；再以205°C /小时速率升温至305°C，再以155°C /小时速率降温至205°C，再以2050C /小时速率升温至535°C，保温2.5小时，取出空冷即得。
[0018]所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:工具钢粉32、氢氧化铝2.5、方解石4.5、硫酸锌1.5、麦饭石1.5、蒙脱石1.5、玉石2.6、阳起石3.5、氟化|丐1.5、氟娃酸钠4.5 ;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2.4%的硅烷偶联剂KH-550、1.5%的纳米碳粉，混合均匀后，在12Mpa下压制成坯，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。
[0019]本发明泵阀用高硬度低碳钢材料的机械性能为:拉伸强度1380MPa，屈服强度973MPa，延伸率15%，断面收缩率35%，冲击吸收功54J，冲击韧性65J/cm2，硬度295HB。
【权利要求】
1.一种泵阀用高硬度低碳钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.2-0.4、硅 0.5-0.7、锰 4.3-4.6、铬 0.8-1.2、硼 0.12-0.24、铈 0.02-0.04、Sb0.03-0.05、S ≤ 0.04、P ≤0.04、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的泵阀用高硬度低碳钢材料的生产方法，其特征在于: (1)、准备生铁与废铁按1:1-2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:(1)硅、铈；(2)锰、硼；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23-25分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的泵阀用高硬度低碳钢材料的生产方法，其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以200-210°C /小时速率升温至500-510°C，保温60-70分钟，再以200-210°C /小时速率升温至750-760°C，保温60-70分钟，再以170-180°C /小时速率升温至910-930°C，保温3-4小时；再以150_160°C /小时速率降温至600-610°C，再以200-210°C /小时速率升温至750-760°C，再以150_160°C /小时速率降温至500-510°C，保温70-80分钟；再以150-160 V /小时速率降温至220-230 °C，保温2_3小时；再以200-210°C /小时速率升温至300-310°C，再以150-160°C /小时速率降温至200_210°C，再以200-210°C /小时速率升温至530-540°C，保温2_3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的泵阀用高硬度低碳钢材料的生产方法，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30-34、氢氧化铝2-3、方解石4-5、硫酸锌1_2、麦饭石1-2、蒙脱石1-2、玉石2-3、阳起石3-4、氟化钙1_2、氟硅酸钠4_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】C22C38/60GK103614666SQ201310560719
【公开日】2014年3月5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