一种阀芯用含钇合金钢材料及其制备方法
【专利摘要】一种阀芯用含钇合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：钇0.02-0.04、碳0.2-0.4、硅0.2-0.4、锰0.3-0.4、钛1.3-1.6、铌0.03-0.05、硼0.8-1.1、V0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。本发明在低碳钢的基础上添加钇、钛、硼等原料，原料配比合理，分次投放原料，合理控制铸后热处理温度，形成的合金钢具有极佳的耐腐蚀性、耐磨性、硬度高、可塑性好的特点；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，气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右。本发明合金钢用于阀芯，耐腐蚀、耐磨，使用寿命大大延长。
【专利说明】一种阀芯用含钇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，尤其涉及一种阀芯用含钇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阀芯用含钇合金钢材料及其制备方法，该合金材料具有优异的耐腐蚀性、耐磨性好、可塑性好的优点。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种阀芯用含钇合金钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:钇 0.02-0.04、碳 0.2-0.4、硅 0.2-0.4、锰 0.3-0.4、钛 1.3-1.6、铌 0.03-0.05、硼 0.8-1.1、V0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量为铁。
[0005]所述的阀芯用含钇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)钛、铌；(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_230°C /小时速率升温至680_700°C，再以160-170°C /小时速率降温至530-550°C，再继续以220_230°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640_650°C，再以150-160。。/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140_150°C /小时速率升温至350-370°C，再以110-130°C /小时速率降温至220-230°C，再以140_150°C /小时速率升温至510-520°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。
[0008]本发明的有益效果
本发明在低碳钢的基础上添加钇、钛、硼等原料，原料配比合理，分次投放原料，合理控制铸后热处理温度，形成的合金钢具有极佳的耐腐蚀性、耐磨性、硬度高、可塑性好的特点；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。本发明合金钢用于阀芯，耐腐蚀、耐磨，使用寿命大大延长。
【具体实施方式】
[0009]一种阀芯用含钇合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:钇
0.02-0.04、碳 0.2-0.4、硅 0.2-0.4、锰 0.3-0.4、钛 1.3-1.6、铌 0.03-0.05、硼 0.8-1.1、V0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量为铁。
[0010]所述的阀芯用含钇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)钛、铌；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为21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690°C，再以165°C /小时速率降温至540°C，再继续以225°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145°C /小时速率升温至360°C，再以120°C /小时速率降温至225°C，再以145°C /小时速率升温至515°C，保温2.5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]本发明阀芯用含钇合金钢材料的机械性能为:拉伸强度1324MPa，屈服强度933MPa，延伸率14.3 %，断面收缩率25 %，冲击吸收功54J，冲击韧性64.4J/cm2,硬度278HB。
【权利要求】
1.一种阀芯用含钇合金钢材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:钇 0.02-0.04、碳 0.2-0.4、硅 0.2-0.4、锰 0.3-0.4、钛 1.3-1.6、铌 0.03-0.05、硼0.8-1.1、V0.04-0.07、S ( 0.04, P ^ 0.04、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的阀芯用含钇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)钛、铌；(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所述的阀芯用含钇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220-230V /小时速率升温至680-700°C，再以160-170°C /小时速率降温至530-550°C，再继续以220-230°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300-310°C，保温2-3小时；再以140-150°C /小时速率升温至350_370°C，再以110-130°C /小时速率降温至220-230°C，再以140_150°C /小时速率升温至510_520°C，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的阀芯用含钇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、二氧化钛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ΚΗ-550、1-2%的纳米碳粉，混合均匀后，在8-15Mpa下压制成还,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】C21D6/00GK103667898SQ201310564319
【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