一種用于離心泵葉片的抗磨合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種用于離心泵葉片的抗磨合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳0.12-0.20、硅0.3-0.4、錳0.1-0.3、鎳14-15、鋁4.5-4.7、鋯1.15-1.35、鉻4.05-4.35、鈦2.35-2.75、Ta0.4-0.6、Hf0.1-0.2、Nb0.2-0.3、V0.12-0.14、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發(fā)明合金鋼具有韌性好、耐磨性好、焊接性能好的特點；使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過二次精煉，使品質(zhì)更穩(wěn)定均一，硫磷等有害元素更低。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右。本發(fā)明合金鋼適用于制造離心泵葉片。
【專利說明】一種用于離心泵葉片的抗磨合金鋼材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及金屬材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種用于離心泵葉片的抗磨合金鋼材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]合金鋼的發(fā)展已經(jīng)有100多年的歷史了，到目前為止，多種多樣的合金鋼在工業(yè)上被應(yīng)用，主要有以下類型:調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼、工具鋼、特殊性能鋼、耐熱鋼、低溫鋼等各種性能優(yōu)異的合金鋼。
[0003]泵閥用的合金鋼有多種多樣，技術(shù)有很大進步，但是仍有很多問題存在，如耐磨性、硬度、防銹性能、耐腐蝕性能、耐高低溫性能、脆性、韌性等，在很多場合還不能滿足生產(chǎn)的要求，還需要進一步改進，以提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高安全性，為高精尖技術(shù)發(fā)展提供保障，為社會發(fā)展提供動力，任務(wù)還很艱巨。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于離心泵葉片的抗磨合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有高的耐磨性、耐腐蝕、易焊接的特點。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種用于離心泵葉片的抗磨合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質(zhì)量百分比為-M 0.12-0.20、硅 0.3-0.4、錳 0.1-0.3、鎳 14-15、鋁 4.5-4.7、鋯 1.15-1.35、鉻 4.05-4.35、鈦 2.35-2.75、Ta0.4-0.6、Hf0.1-0.2、Nb0.2-0.3、V0.12-0.14、P ≤ 0.030、S^0.030、余量為鐵。
[0006]所述的用于離心泵葉片的抗磨合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(I)、準備生鐵與廢鐵按1:2-3比例作為鐵基質(zhì)來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調(diào)整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序為:(I)硅、錳、Nb ; (2 )鎳、V ; (3 )鋯、釩、Ta其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為10-13分鐘，投料后攪拌均勻。
[0007]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以220_240°C /小時速率升溫至630_650°C，保溫60-80分鐘，再繼續(xù)以220-240°C /小時速率升溫至920_940°C，保溫3_4小時；再以140-160 0C /小時速率降溫至720-750°C，保溫40-60分鐘，再以140-160 °C /小時速率降溫至620-630°C，保溫40-60分鐘；再以100_120°C /小時速率降溫至320_340°C，保溫
2-3小時；再以150-170°C /小時速率升溫至350-370°C，再以50-60°C /小時速率降溫至200-230°C，再以150-170°C /小時速率升溫至530_550°C，保溫2_3小時，取出空冷即得。
[0008]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、氯化鉀5-8、氟化鈣3-5、石墨粉5-8、氟硅酸鈉8-10、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、天青石3-5、鉀長石3_5、二氧化鈦1_2、硅藻土粉3-4、氟硅酸鈉1-2、硝酸鈉2-3 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當于粉末重量2-3%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、l-2%的納米碳粉，混合均勻后，在8-15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3-4小時，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0009]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明通過使用鎳、鈦、鈮等多種原料組合，合理設(shè)置原料配比和生產(chǎn)工藝，合理設(shè)置投放次序，合理控制鑄后熱處理溫度，形成的合金鋼具有韌性好、耐磨性好、焊接性能好的特點；使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過二次精煉，使品質(zhì)更穩(wěn)定均一，硫磷等有害元素更低。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，得到有效的控制，不會在鑄件表面產(chǎn)生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級左右。本發(fā)明合金鋼適用于制造離心泵葉片，耐腐蝕，易焊接修復。
【具體實施方式】
[0010]一種用于離心泵葉片的抗磨合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 0.12-0.20、硅 0.3-0.4、錳 0.1-0.3、鎳 14-15、鋁 4.5-4.7、鋯 1.15-1.35、鉻
4.05-4.35、鈦 2.35-2.75、Ta0.4-0.6、Hf0.1-0.2、Nb0.2-0.3、V0.12-0.14、P ≤ 0.030、S^0.030、余量為鐵。
[0011]所述的用于離心泵葉片的抗磨合金鋼材料的生產(chǎn)方法為:
(I)、準備生鐵與廢鐵按1:2.5比例作為鐵基質(zhì)來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調(diào)整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序為:(I)硅、錳、Nb ; (2 )鎳、V ; (3 )鋯、釩、Ta其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為12分鐘，投料后攪拌均勻。
[0012]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以230°C /小時速率升溫至640°C，保溫70分鐘，再繼續(xù)以230°C /小時速率升溫至930°C，保溫3.5小時；再以150°C /小時速率降溫至740°C，保溫50分鐘，再以150°C /小時速率降溫至625°C，保溫50分鐘；再以110°C /小時速率降溫至330°C，保溫2.5小時；再以160°C /小時速率升溫至360°C，再以55°C /小時速率降溫至225°C，再以160°C /小時速率升溫至540°C，保溫2.5小時，取出空冷即得。
[0013]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉3、氯化鉀6、氟化鈣4、石墨粉7、氟硅酸鈉9、玉石粉3、蒙脫石1.5、天青石4、鉀長石4、二氧化鈦1.5、硅藻土粉3.5、氟硅酸鈉1.5、硝酸鈉2.5 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成150目粉末；將所得粉末加入相當于粉末重量3%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、2%的納米碳粉，混合均勻后，在IIMpa下壓制成坯，然后，在930°C下煅燒3.5小時，冷卻后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0014]本發(fā)明用于離心泵葉片的抗磨合金鋼材料的機械性能為:拉伸強度1360MPa，屈服強度943MPa，延伸率13.4%，斷面收縮率23%，沖擊吸收功55.4J，沖擊韌性63J/cm2，硬度 286HB。
【權(quán)利要求】
1.一種用于離心泵葉片的抗磨合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 0.12-0.20、硅 0.3-0.4、錳 0.1-0.3、鎳 14-15、鋁 4.5-4.7、鋯 1.15-1.35、鉻 4.05-4.35、鈦 2.35-2.75、Ta0.4-0.6、Hf0.1-0.2、Nb0.2-0.3、V0.12-0.14、P ≤ 0.030、S^0.030、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離心泵葉片的抗磨合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (I)、準備生鐵與廢鐵按1:2-3比例作為鐵基質(zhì)來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調(diào)整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2 )、合金化過程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序為:(I)硅、錳、Nb ; (2 )鎳、V ; (3 )鋯、釩、Ta其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為10-13分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于離心泵葉片的抗磨合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以220-240°C /小時速率升溫至630-650°C，保溫60-80分鐘，再繼續(xù)以220-240°C /小時速率升溫至920_940°C，保溫3_4小時；再以140-1600C /小時速率降溫至720-750 °C，保溫40-60分鐘，再以140_160°C /小時速率降溫至620-630°C，保溫40-60分鐘；再以100-120°C /小時速率降溫至320_340°C，保溫2-3小時；再以150-170°C /小時速率升溫至350-370°C，再以50_60°C /小時速率降溫至200-230°C，再以150-170°C /小時速率升溫至530_550°C，保溫2_3小時，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于離心泵葉片的抗磨合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、氯化鉀5-8、氟化鈣3-5、石墨粉5-8、氟硅酸鈉8-10、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、天青石3-5、鉀長石3_5、二氧化鈦1_2、硅藻土粉3-4、氟硅酸鈉1-2、硝酸鈉2-3 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當于粉末重量2-3%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、l-2%的納米碳粉，混合均勻后，在8-15Mpa下壓制成坯，然后，在900_950°C下煅燒3-4小時，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號】C22C38/50GK103667962SQ201310550283
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】張超 申請人:張超