一种耐海水腐蚀的泵阀合金钢材料及其制备方法
【专利摘要】一种耐海水腐蚀的泵阀合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.8-1.1、铬3.8-4.1、镍2.2-2.4、钨0.3-0.5、钛5.8-6.1、硫0.02-0.04、磷0.02-0.03、钴11-13、硼0.4-0.6、锆0.8-1.0、Nb0.1-0.12、V0.0.5-0.06、余量为铁。本发明通过使用钴对合金钢进行改性，再添加锆、镍等多种元素，形成的合金钢具有耐海水腐蚀、高强度、高硬度、耐磨性好、韧性好的特点。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。本发明合金钢用于海水中作业的泵阀，耐腐蚀、耐磨，使用寿命大大延长。
【专利说明】一种耐海水腐蚀的泵阀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，尤其涉及一种耐海水腐蚀的泵阀合金钢材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]合金钢的发展已经有100多年的历史了，到目前为止，多种多样的合金钢在工业上被应用，主要有以下类型:调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、工具钢、特殊性能钢、耐热钢、低温钢等各种性能优异的合金钢。
[0003]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】
[0004]本发明的目的在于提供一种耐海水腐蚀的泵阀合金钢材料及其制备方法，该合金材料具有耐磨性好、耐海水腐蚀、高强度、韧性好的优点。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种耐海水腐蚀的泵阀合金钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.8-1.1、铬 3.8-4.1、镍 2.2-2.4、钨 0.3-0.5、钛 5.8-6.1、硫 0.02-0.04、磷
0.02-0.03、钴 11-13、硼 0.4-0.6、锆 0.8-1.0、Nb0.1-0.12、V0.0.5-0.06、余量为铁。
[0006]所述的耐海水腐蚀的泵阀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:(1)铬、镍、Nb;(2)钴、硼、钨；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为15-17分钟，投料后搅拌均匀。
[0007]所述的铸后热处理是:先由室温以180_200°C /小时速率升温至620_640°C，再以130-150°C /小时速率降温至530-550°C，再继续以180_200°C /小时速率升温至935-950°C，保温4-5小时；再以150_160°C /小时速率降温至640_650°C，再以150_160°C /小时速率升温至740-750°C，再以150-160°C /小时速率降温至570_590°C，保温50-70分钟；再以110-120°C /小时速率降温至300-31 (TC，保温2-3小时;再以150_170°C /小时速率升温至350-370°C，再以60-70°C /小时速率降温至220_230°C，再以150_170°C /小时速率升温至530-550°C，保温2-3小时，取出空冷即得。
[0008]所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉3-4白云石3-5、硫酸钠3-5、氯化铝 5-8、碳酸钾 3-5、凹凸棒土 8-10、NaBF4 5-8、氯化钠 3-5、Na2TiF6 8-10, NaF 5-8、石灰2-3、石英砂4-5、玉石粉3-4、蒙脱石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。
[0009]本发明的有益效果
本发明通过使用钴对合金钢进行改性，再添加锆、镍等多种元素，原料配比合理，分次投放原料，合理控制铸后热处理温度，形成的合金钢具有耐海水腐蚀、高强度、高硬度、耐磨性好、韧性好的特点；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。本发明合金钢用于海水中作业的泵阀，耐腐蚀、耐磨,使用寿命大大延长。
【具体实施方式】
[0010]一种耐海水腐蚀的泵阀合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.8-1.1、铬 3.8-4.1、镍 2.2-2.4、钨 0.3-0.5、钛 5.8-6.1、硫 0.02-0.04、磷 0.02-0.03、钴 11-13、硼 0.4-0.6、锆 0.8-1.0、Nb0.1-0.12、V0.0.5-0.06、余量为铁。
[0011]所述的耐海水腐蚀的泵阀合金钢材料的生产方法如下:
(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:(1)铬、镍、Nb;(2)钴、硼、钨；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为16分钟，投料后搅拌均匀。
[0012]所述的铸后热处理是:先由室温以190°C/小时速率升温至630°C，再以140°C/小时速率降温至540°C，再继续以190°C /小时速率升温至940°C，保温4.5小时；再以155°C /小时速率降温至645°C，再以155°C /小时速率升温至745°C，再以155°C /小时速率降温至580°C，保温60分钟；再以115°C /小时速率降温至305°C，保温2.5小时；再以160°C /小时速率升温至360°C，再以65°C /小时速率降温至225°C，再以160°C /小时速率升温至540 °C，保温2.5小时，取出空冷即得。
[0013]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白云石4、硫酸钠4、氯化招6、碳酸钾4、凹凸棒土 9、NaBF4 7、氯化钠4、似211?69、似？ 7、石灰2.5、石英砂4.6、玉石粉3.5、蒙脱石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150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12Mpa下压制成坯，然后，在930°C下煅烧3.4小时，冷却后，再粉碎成190目粉末，即得。
[0014]本发明耐海水腐蚀的泵阀合金钢材料的机械性能为:拉伸强度1305MPa，屈服强度935MPa，延伸率13.9%，断面收缩率29.8%，冲击吸收功51.9J，冲击韧性60.5J/cm2，硬度 29IHB。
【权利要求】
1.一种耐海水腐蚀的泵阀合金钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 0.8-1.1、铬 3.8-4.1、镍 2.2-2.4、钨 0.3-0.5、钛 5.8-6.1、硫 0.02-0.04、磷0.02-0.03、钴 11-13、硼 0.4-0.6、锆 0.8-1.0、Nb0.1-0.12、V0.0.5-0.06、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的耐海水腐蚀的泵阀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:(1)铬、镍、Nb;(2)钴、硼、钨；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为15-17分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的耐海水腐蚀的泵阀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180-200°C /小时速率升温至620-640°C，再以130_150°C /小时速率降温至530-550 °C，再继续以180-200 °C /小时速率升温至935-950 V，保温4-5小时；再以150-160°C /小时速率降温至640-650°C，再以150_160°C /小时速率升温至740-750°C，再以150-160°C /小时速率降温至570_590°C，保温50-70分钟；再以110-120°C /小时速率降温至300-31 (TC，保温2-3小时；再以150_170°C /小时速率升温至350-370°C，再以60-70°C /小时速率降温至220_230°C，再以150_170°C /小时速率升温至530-550 V，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的耐海水腐蚀的泵阀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白云石3-5、硫酸钠3-5、氯化铝5-8、碳酸钾 3-5、凹凸棒土 8-10 、NaBF4 5-8、氯化钠 3-5、Na2TiF6 8-10, NaF 5-8、石灰 2-3、石英砂4-5、玉石粉3-4、蒙脱石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、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】C21D6/00GK103667971SQ201310550265
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】张超 申请人:张超