一种耐低温泵阀用合金钢材料及其制备方法
【专利摘要】一种耐低温泵阀用合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.4、硅1.3-1.5、锰3.2-3.4、钒0.3-0.4、铌0.12-0.24、钛1.0-1.1、Mg0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。本发明在中低碳钢的基础上添加钛、锰、铌等元素，大大降低了合金的冷脆性，耐低温；具有优良的耐磨性、硬度较高、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，铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右。本发明合金钢用于低温环境作业的泵阀、叶轮、输送管道，不易损坏，使用寿命长。
【专利说明】一种耐低温泵阀用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，尤其涉及一种耐低温泵阀用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耐低温泵阀用合金钢材料及其制备方法，该合金材料具有耐磨性好、耐低温冷脆的优点。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种耐低温泵阀用合金钢材料，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 1.3-1.5、锰 3.2-3.4、钒 0.3-0.4、铌 0.12-0.24、钛 1.0-1.1、Mg0.04-0.07、S ≤ 0.04、P ≤ 0.04、余量为铁。
[0005]所述的耐低温泵阀用合金钢材料的生产方法，其特征在于:
(1)、准备生铁与废铁按1:2-3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、镁；(2)锰、钒；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为20-24分钟，投料后搅拌均匀。
[0006]所述的铸后热处理是:先由室温以210_230°C /小时速率升温至680-700°C，保温60-80分钟，再以160-170°C /小时速率降温至500_520°C，再继续以210_230°C /小时速率升温至925-945°C，保温3-4小时；再以160_170°C /小时速率降温至600-620°C，再以210-230°C /小时速率升温至740-750°C，再以160_170°C /小时速率降温至560_570°C，保温60-80分钟；再以150-170 V /小时速率降温至300-320 V，保温2_3小时；再以160-170°C /小时速率升温至430-450°C，再以110_130°C /小时速率降温至220_230°C，再以160-170°C /小时速率升温至520-540°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
本发明在中低碳钢的基础上添加钛、锰、铌等元素，大大降低了合金的冷脆性，耐低温；并分次投放原料，合理控制铸后热处理温度，得到的的合金钢具有优良的耐磨性、硬度较高、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。本发明合金钢用于低温环境作业的泵阀、叶轮、输送管道，不易损坏，使用寿命长。
【具体实施方式】
[0009]一种耐低温泵阀用合金钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳
0.2-0.4、硅 1.3-1.5、锰 3.2-3.4、钒 0.3-0.4、铌 0.12-0.24、钛 1.0-1.1、Mg0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
[0010]所述的耐低温泵阀用合金钢材料的生产方法为:
(1)、准备生铁与废铁按1:2.5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、镁；(2)锰、钒；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23分钟，投料后搅拌均匀。
[0011]所述的铸后热处理是:先由室温以220°C /小时速率升温至690°C，保温70分钟，再以165°C /小时速率降温至510°C，再继续以220°C /小时速率升温至935°C，保温3.5小时；再以165°C /小时速率降温至610°C，再以220°C /小时速率升温至745°C，再以165°C /小时速率降温至565°C，保温70分钟；再以160°C /小时速率降温至310°C，保温2.5小时；再以165°C /小时速率升温至440°C，再以120°C /小时速率降温至225°C，再以165°C /小时速率升温至530°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]本发明耐低温泵阀用合金钢材料的机械性能为:拉伸强度988MPa，屈服强度867MPa，延伸率14.6%，断面收缩率28.8%，冲击吸收功54.3J，冲击韧性63.4J/cm2，硬度284HB。
【权利要求】
1.一种耐低温泵阀用合金钢材料，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 1.3-1.5、锰 3.2-3.4、钒 0.3-0.4、铌 0.12-0.24、钛 1.0-1.1、Mg0.04-0.07、S ≤0.04、P ≤0.04、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的耐低温泵阀用合金钢材料的生产方法，其特征在于: (1)、准备生铁与废铁按1:2-3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、镁；(2)锰、钒；(3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为20-24分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的耐低温泵阀用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210-230°C /小时速率升温至680-700°C，保温60-80分钟，再以160-170°C /小时速率降温至500-520°C，再继续以210_230°C /小时速率升温至925-945°C，保温3-4小时；再以160_170°C /小时速率降温至600_620°C，再以210_230°C /小时速率升温至740-750°C，再以160-170°C /小时速率降温至560_570°C，保温60-80分钟；再以150-170°C /小时速率降温至300-320°C，保温2-3小时;再以160_170°C /小时速率升温至430-450°C，再以110-130°C /小时速率降温至220-230°C，再以160_170°C /小时速率升温至520-540°C，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的耐低温泵阀用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】C22C38/14GK103667899SQ201310564388
【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