一种用于泵壳的含铋合金钢材料及其制备方法
【专利摘要】一种用于泵壳的含铋合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.4、硅0.2-0.4、锰0.2-0.4、铬0.2-0.4、镍0.2-0.4、锌0.2-0.4、Bi0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。本发明在中低碳钢的基础上添加铋、锌、锰等原料，形成的合金钢具有良好的耐腐蚀性、耐磨性、硬度、可塑性，且成本低；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，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。本发明合金钢用于泵壳，耐腐蚀、耐磨，使用寿命长，成本低。
【专利说明】一种用于泵壳的含铋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，尤其涉及一种用于泵壳的含铋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用于泵壳的含秘合金钢材料及其制备方法，该合金材料具有耐磨性好、可塑性好、切削性能好、成本低的优点。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种用于泵壳的含铋合金钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.2-0.4、硅 0.2-0.4、锰 0.2-0.4、铬 0.2-0.4、镍 0.2-0.4、锌 0.2-0.4、Bi0.04-0.07、S≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量为铁。
[0005]所述的用于泵壳的含铋合金钢材料的生产方法，其特征在于:
(1)、准备生铁与废铁按1:1-2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)铬、镍；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为20-23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_240°C /小时速率升温至630_650°C，保温60-80分钟，再继续以220-240°C /小时速率升温至920_940°C，保温3_4小时；再以140-160 0C /小时速率降温至730-750 °C，保温40-60分钟，再以140_160°C /小时速率降温至620-630°C，保温60-80分钟；再以100-120°C /小时速率降温至320_340°C，保温
2-3小时；再以150-170°C/小时速率升温至350-370°C，再以70_90°C /小时速率降温至210-230°C，再以150-170°C /小时速率升温至520_540°C，保温3_4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、电石粉3-4、镁粉3-4、氧化锌2-3、二氧化钛1-2、偏磷酸钠2-3、高岭土粉5-6、氮化铝粉1_2、氟化锆1_2、玉石粉
3-4、蒙脱石1-2、氟化钙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。[0008]本发明的有益效果
本发明在中低碳钢的基础上添加铋、锌、锰等原料，原料配比合理，分次投放原料，合理控制铸后热处理温度，形成的合金钢具有良好的耐腐蚀性、耐磨性、硬度、可塑性，且成本低；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。本发明合金钢用于泵壳，耐腐蚀、耐磨，使用寿命长,成本低。
【具体实施方式】
[0009]一种用于泵壳的含铋合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.2-0.4、硅 0.2-0.4、锰 0.2-0.4、铬 0.2-0.4、镍 0.2-0.4、锌 0.2-0.4、Bi0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
[0010]所述的用于泵壳的含铋合金钢材料的生产方法为:
(1)、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；
(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)铬、镍；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22分钟，投料后搅拌均匀。
[0011]所述的铸后热处理是:先由室温以230°C /小时速率升温至640°C，保温70分钟，再继续以230°C /小时速率升温至930°C，保温3.5小时；再以150°C /小时速率降温至740°C，保温50分钟，再以150°C /小时速率降温至625°C，保温70分钟；再以110°C /小时速率降温至330°C，保温2.5小时；再以160°C /小时速率升温至360°C，再以80°C /小时速率降温至220°C，再以160°C /小时速率升温至530°C，保温3.5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、电石粉3.5、镁粉
3.5、氧化锌2.5、二氧化钛1.5、偏磷酸钠2.5、高岭土粉5.5、氮化铝粉1.5、氟化锆1.5、玉石粉3.5、蒙脱石1.6、氟化钙2.4 ;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3.4小时，冷却后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0013]本发明用于泵壳的含铋合金钢材料的机械性能为:拉伸强度1180MPa，屈服强度883MPa，延伸率14%，断面收缩率32 %，冲击吸收功48.5J，冲击韧性59.4J/cm2,硬度279HB。
【权利要求】
1.一种用于泵壳的含铋合金钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.2-0.4、硅 0.2-0.4、锰 0.2-0.4、铬 0.2-0.4、镍 0.2-0.4、锌 0.2-0.4、Bi0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的用于泵壳的含秘合金钢材料的生产方法，其特征在于: (1)、准备生铁与废铁按1:1-2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)铬、镍；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为20-23分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的用于泵壳的含铋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220-240°C /小时速率升温至630-650°C，保温60-80分钟，再继续以220-240°C /小时速率升温至920-940°C，保温3_4小时；再以140_160°C /小时速率降温至730-750°C，保温40-60分钟，再以140_160°C /小时速率降温至620_630°C，保温60-80分钟；再以100-120°C /小时速率降温至320-340 V，保温2_3小时；再以150-170 V /小时速率升温至350-370°C，再以70-90°C /小时速率降温至210_230°C，再以150_170°C /小时速率升温至520-540°C，保温3-4小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的用于泵壳的含铋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3-4、电石粉3-4、镁粉3-4、氧化锌2-3、二氧化钦1_2、偏憐酸钠2_3、闻岭土粉5_6、氮化招粉1-2、氟化错1_2、玉石粉3_4、蒙脱石1_2、氟化钙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。
【文档编号】C21D6/00GK103667949SQ201310564295
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】胡光荣 申请人:安徽荣达阀门有限公司