一种大型泵轴承钢材料及其制备方法
【专利摘要】一种大型泵轴承钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳1.2-1.4、硅1.3-1.5、锰4.7-5.1、镍0.05-0.08、铬1.2-1.4、Sc0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。本发明合金钢在高碳钢的基础上添加钪、锰等元素，加之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，使合金钢不仅具有高的硬度、极高的耐磨性能、耐冲击性能好，且铸造性能好，铸件成品率高，还有合金品质稳定均一。本发明合金钢适用于各种泵的轴承。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，氧化夹杂物在2级左右。
【专利说明】一种大型泵轴承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，尤其涉及一种大型泵轴承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大型泵轴承钢材料及其制备方法，该合金材料具有高硬度、耐冲击、耐磨的优点。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种大型泵轴承钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳
1.2-1.4、硅 1.3-1.5、锰 4.7-5.1、镍 0.05-0.08、铬 1.2-1.4、Sc0.04-0.07、S ≤ 0.04、P≤0.04、余量为铁。
[0005]所述的大型泵轴承钢材料的生产方法，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)镍、Sc; (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220_230°C /小时速率升温至500-510°C，保温60-70分钟，再以220-230°C /小时速率升温至700_710°C，再以170_190°C /小时速率降温至600-610°C，再以220-230°C /小时速率升温至930-940°C，保温3-4小时；再以170-190°C /小时速率降温至600-610°C，再以220_240°C /小时速率升温至700_710°C，再以170-190°C /小时速率降温至480-500°C，保温70-80分钟；再以170_190°C /小时速率降温至220-230°C，保温2-3小时；再以220_240°C /小时速率升温至330_350°C，保温50-60分钟，再以180-190°C /小时速率升温至530-550°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
本发明合金钢在高碳钢的基础上添加钪、锰等元素，加之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，使合金钢不仅具有高的硬度、极高的耐磨性能、耐冲击性能好,且铸造性能好,铸件成品率高,还有合金品质稳定均一。本发明合金钢适用于各种泵的轴承。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】
[0009]一种大型泵轴承钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为--碳1.2-1.4、硅 1.3-1.5、锰 4.7-5.1、镍 0.05-0.08、铬 1.2-1.4、Sc0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余
量为铁。
[0010]所述的大型泵轴承钢材料的生产方法为:
(I)、准备生铁与废铁按1:1.6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 )镍、Sc ; (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。
[0011]所述的铸后热处理是:先由室温以225°C /小时速率升温至505°C，保温65分钟，再以225°C /小时速率升温至705°C，再以180°C /小时速率降温至608°C，再以225°C /小时速率升温至935°C，保温3.5小时；再以180°C /小时速率降温至605°C，再以230°C /小时速率升温至705°C，再以180°C /小时速率降温至490°C，保温76分钟；再以180°C/小时速率降温至226°C，保温2.5小时；再以230°C /小时速率升温至340°C，保温55分钟，再以1850C /小时速率升温至540°C，保温2.4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]本发明大型泵轴承钢材料的机械性能为:拉伸强度1380MPa，屈服强度972MPa，延伸率13%，断面收缩率28%，冲击吸收功54J，冲击韧性64/cm2，硬度294HB。
【权利要求】
1.一种大型泵轴承钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 1.2-1.4、硅 1.3-1.5、锰 4.7-5.1、镍 0.05-0.08、铬 1.2-1.4、Sc0.04-0.07、S ≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的大型泵轴承钢材料的生产方法，其特征在于: (I)、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 )镍、Sc ; (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所述的大型泵轴承钢材料的生产方法，其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以220-230°C /小时速率升温至500-510°C，保温60-70分钟，再以220-230°C /小时速率升温至700-710°C，再以170_190°C /小时速率降温至600_610°C，再以220-230°C /小时速率升温至930-940°C，保温3_4小时；再以170_190°C /小时速率降温至600-610°C，再以220-240°C /小时速率升温至700_710°C，再以170_190°C /小时速率降温至480-500°C，保温70-80分钟；再以170_190°C /小时速率降温至220_230°C，保温2_3小时；再以220-240°C /小时速率升温至330-350°C，保温50-60分钟，再以180_190°C /小时速率升温至530-550°C，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的大型泵轴承钢材料的生产方法，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】C21D7/04GK103627979SQ201310558340
【公开日】2014年3月12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