本发明涉及流体输送设备铸造技术领域，具体涉及一种磷酸料浆泵用不锈钢叶轮及其制备方法。
背景技术：
磷酸料浆泵(也称涡流泵)是一种叶片泵。主要由叶轮、泵体和泵盖组成。叶轮是一个圆盘，圆周上的叶片呈放射状均匀排列。泵体和叶轮间形成环形流道，吸入口和排出口均在叶轮的外圆周处。吸入口与排出口之间有隔板，由此将吸入口和排出口隔离开。目前，磷酸料浆泵部件多采用低碳高合金或镍基合金制造。
申请号为201310241030.7公开了一种大型双相不锈钢叶轮的加工工艺，包括铸造、热处理前变形防护、固溶化处理、铸件清理粗打磨、成分复检、机械性能检验、rt射线探伤、清理缺陷补焊粗打磨、粗加工、修整、消应力热处理、半精加工、精打磨、精加工及平衡试验去重等步骤，能够保证叶轮的尺寸精度和形位尺寸公差变形。
随着金属ni价格的飙升，奥氏体不锈钢的价格也随之不断攀升，开发成本低且具有优良耐蚀性和冷成型性的铁素体不锈钢成为目前不锈钢生气企业的重要课题。铁素体不锈钢不含ni或仅含少量ni，价格低廉，除具有不锈钢和耐一般腐蚀性能外，耐氯化物应力腐蚀、耐点蚀、耐缝隙腐蚀等局部腐蚀性能优良，在家电工业、汽车工业、房屋建筑、石化和环保等领域有着广泛的应用和广阔的发展前景。传统的铁素体不锈钢具有脆性转变温度高、缺口敏感性大、焊后耐蚀性下降、冷加工过程中易产生褶皱等缺点，限制了其进一步扩大应用。
高碳高铬铁素体不锈钢，由于其铁素体含量太高，易析出脆性相产生铸造裂纹，因此对于结构复杂、壁厚差异大的铸件生产困难而没有能迅速应用和推广于铸件，同时为保证抗磨损和腐蚀性能需要严格控制铁素体含量范围，还存在冶炼、热处理后无法达到铁素体含量控制要求和抗腐蚀性能差的难点。对于结构复杂，制造工序多的铸件，高碳高铬铁素体不锈钢的应用难度更大。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中高碳高铬铁素体不锈钢叶轮，由于其铁素体含量太高，易析出脆性相产生铸造裂纹，对于结构复杂、壁厚差异大的铸件生产困难，提供一种磷酸料浆泵用不锈钢叶轮及其制备方法，能够有效的解决由于不锈钢叶轮在铸造过程中铁素体含量高而易析出脆性相产生铸造裂纹的问题。
本发明提供一种磷酸料浆泵用不锈钢叶轮及其制备方法，包括以下步骤：
步骤1：熔炼：将原料加入中频炉中熔炼；
步骤2：铸造：在模具中放入圆钢、砂芯和冷铁，在圆钢上缠绕火药绳作为砂芯的芯骨，在砂芯造型完毕后将所述火药绳燃烧，火药绳燃烧后的空间在浇注时成为排气通道，在模具内表面涂刷醇基锆英粉涂料，使用喷灯表干3分钟后合箱浇注，浇注温度为1480～1520℃；
步骤3：热处理：将去除冒口后的铸件冷却至温度＜300℃，放入台车式电阻炉，以30～55℃/h的升温速率升温至400℃，保温1h，再以50～60℃/h的升温速率升温至600℃，保温2h，再以50～60℃/h的升温速率升温至850℃，保温4h，再炉冷至600℃后空冷至室温。
本发明提供一种磷酸料浆泵用不锈钢叶轮及其制备方法，作为优选方式，原料及其质量百分比为：高碳铬铁15～18％、低p、s不锈钢废料51～63％、回炉料20～30％、钼铁12～15％、镍板1.0～1.5％、稀土硅镁0.8～1.0％、紫铜板8～12％、硅铁0.5～1.0％、锰铁0.8～1.0％、钛铁和/或铌铁0.5～0.8％、钒铁0.15～0.20％、氮化铬铁2.5～3.5％。
本发明提供一种磷酸料浆泵用不锈钢叶轮及其制备方法，作为优选方式，低p、s不锈钢废料的牌号为30cr13和/或cd4mcun和/或1.4460k。
本发明提供一种磷酸料浆泵用不锈钢叶轮及其制备方法，作为优选方式，原料及其质量百分比为高碳铬铁15～18％、30cr135～6％、cd4mcun28～32％、1.4460k18～25％、回炉料20～30％、钼铁12～15％、镍板1.0～1.5％、稀土硅镁0.8～1.0％、紫铜板8～12％、硅铁0.5～1.0％、锰铁0.8～1.0％、钛铁和/或铌铁0.5～0.8％、钒铁0.15～0.20％、氮化铬铁2.5～3.5％。
本发明提供一种磷酸料浆泵用不锈钢叶轮及其制备方法，作为优选方式，不锈钢叶轮材质为高碳高铬不锈钢铁素体，其各化学成分按重量百分比为：c0.8～1.2％、cr28.0～32.0％、ni2.0～3.0％、mo1.5～2.5％、cu1.0～3.0％、v0.08～0.11％、ti和/或nb0.13～0.17％、la和/或ce0.13～0.17％、si≤0.4％、mn≤0.8％，p≤0.025％，s≤0.025％，其余为fe和不可避免的杂质。
本发明提供一种磷酸料浆泵用不锈钢叶轮及其制备方法，作为优选方式，步骤1进一步包括以下步骤：
步骤1-1：将低p、s不锈钢废料去砂、除锈；
步骤1-2：在中频炉中加入回炉料、镍板、紫铜板、钼铁、高碳铬铁在温度为1430～1470℃下随炉烘烤至熔清后扒渣；
步骤1-3：加入硅铁、锰铁，待温度升至1500℃时造渣、脱氧；
步骤1-4：依次加入氮化铬铁、钛铁和/或铌铁、钒铁，并在钢槽上放置稀土硅镁，温度升至1520～1550℃时出炉。
本发明提供一种磷酸料浆泵用不锈钢叶轮及其制备方法，作为优选方式，步骤2中砂芯材质为酚脲烷树脂砂。
本发明提供一种磷酸料浆泵用不锈钢叶轮及其制备方法，作为优选方式，步骤2中浇注系统包括直浇道、横浇道和内浇道，浇注系统的材质为陶瓷材料，内浇道的截面积为所述直浇道的1.2～1.5倍。浇注的金属液经直浇道进入横浇道，再经内浇道4进入型腔进行浇注，能够均匀地分散金属液的热量，减少对砂芯影响。
本发明提供一种磷酸料浆泵用不锈钢叶轮及其制备方法，作为优选方式，制备方法还包括以下步骤：
步骤4：在1040～1080℃进行淬火，并在700℃左右进行回火。
本发明提供一种磷酸料浆泵用不锈钢叶轮及其制备方法，作为优选方式，镍板ni含量≥99.99％，紫铜板的cu含量≥99.90％。
本发明提供一种磷酸料浆泵用不锈钢叶轮及其制备方法，作为优选方式，高铬高碳铁素体不锈钢的金相组织为铁素体+马氏体+渗碳体+残余奥氏体。铁素体是碳溶解在α-fe中的间隙固溶体，具有体心立方晶格，其溶碳能力很低，常温下仅能溶解为0.0008％的碳，在727℃时最大的溶碳能力为0.02％，铁素体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性与韧性。马氏体是黑色金属材料的一种组织名称，是碳在α-fe中的过饱和固溶体，具有高硬度和高强度。奥氏体是钢铁的一种层片状的显微组织，通常是
本发明由于将高碳高铬铁素体不锈钢叶轮制备成具有海岛结构的铁素体和马氏体+渗碳体+残余奥氏体组成海岛结构，使得不锈钢叶轮具有良好的塑形与韧性，同时能够具有较好的强度，避免加工过程中析出脆性相而产生铸造裂纹。
附图说明
图1为一种磷酸料浆用不锈钢叶轮铸造模具示意图；
图2为高碳高铬铁素体不锈钢金相组织图。
附图标记：
1、冒口；2、直浇道；3、横浇道；4、内浇道；5、砂芯；6、冷铁；7、随形冷铁；8、叶轮；9、铁素体；10、马氏体+渗碳体+残余奥氏体。
具体实施方式
实施例1
本发明提供一种磷酸料浆泵用不锈钢叶轮及其制备方法，原料为高碳铬铁15～18％、30cr135～6％、cd4mcun28～32％、1.4460k18～25％、回炉料20～30％、钼铁12～15％、镍板1.0～1.5％、稀土硅镁0.8～1.0％、紫铜板8～12％、硅铁0.5～1.0％、锰铁0.8～1.0％、钛铁和/或铌铁0.5～0.8％、钒铁0.15～0.20％、氮化铬铁2.5～3.5％。
制备方法包括以下步骤：
步骤1：将30cr13、cd4mcun和1.4460k去砂、除锈；
步骤2：在中频炉中加入回炉料、镍板、紫铜板、钼铁、高碳铬铁在温度为1430～1470℃下随炉烘烤至熔清后扒渣；
步骤3：加入硅铁、锰铁，待温度升至1500℃时造渣、脱氧；
步骤4：依次加入氮化铬铁、钛铁和/或铌铁、钒铁，并在钢槽上放置稀土硅镁，温度升至1520～1550℃时出炉。
步骤5：铸造：铸造模具如图2所示，在模具中放入圆钢、砂芯和冷铁，在圆钢上缠绕火药绳作为砂芯的芯骨，在砂芯造型完毕后将所述火药绳燃烧，火药绳燃烧后的空间在浇注时成为排气通道，在模具内表面涂刷醇基锆英粉涂料，使用喷灯表干3分钟后合箱浇注，浇注温度为1480～1520℃；
步骤6：热处理：将去除冒口后的铸件冷却至温度＜300℃，放入台车式电阻炉，以45℃/h的升温速率升温至400℃，保温1h，再以55℃/h的升温速率升温至600℃，保温2h，再以55℃/h的升温速率升温至850℃，保温4h，再炉冷至600℃后空冷至室温。
步骤7：在1040～1080℃进行淬火，并在700℃左右进行回火。
制得的高碳高铬铁素体不锈钢叶轮，各化学成分按重量百分比为：c0.8～1.2％、cr28.0～32.0％、ni2.0～3.0％、mo1.5～2.5％、cu1.0～3.0％、v0.08～0.11％、ti和/或nb0.13～0.17％、la和/或ce0.13～0.17％、si≤0.4％、mn≤0.8％，p≤0.025％，s≤0.025％，其余为fe和不可避免的杂质。抗拉强度rm:590mpa；洛氏硬度hrc：36.0，金相组织如图1所示。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以作出的任何修改、变化或等效，都将落入本发明的保护范围之内。