一种耐磨高碳钢泵阀材料及其制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410380944.6

申请日:

2014.08.05

公开号:

CN104213021A

公开日:

2014.12.17

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):C22C 38/14申请日:20140805|||公开

IPC分类号:

C22C38/14; C22C33/04

主分类号:

C22C38/14

申请人:

安徽荣达阀门有限公司

发明人:

胡光荣

地址:

244131 安徽省铜陵市铜陵县金桥工业园

优先权:

专利代理机构:

安徽合肥华信知识产权代理有限公司 34112

代理人:

方峥

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内容摘要

一种耐磨高碳钢泵阀材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳2.2-2.4、硅1.2-1.4、锰2.1-2.3、钼0.7-0.9、镍0.05-0.08、钒0.7-0.9、钛1.2-1.4、Ta0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。本发明合金钢通过在高低碳钢的基础上添加钼、钒、钛等元素,不仅保留了高碳钢的高强度、高硬度,还具有热强高、耐磨好、韧性较好的特点;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。本发明合金钢用于高温作业、磨损高的部件,使用寿命长。

权利要求书

1.  一种耐磨高碳钢泵阀材料,其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳2.2-2.4、硅1.2-1.4、锰2.1-2.3、钼0.7-0.9、镍0.05-0.08、钒0.7-0.9、钛1.2-1.4、Ta0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。

2.
  根据权利要求1所述的耐磨高碳钢泵阀材料的生产方法,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:(1)硅、锰、Ta;(2)钼、镍;(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所述的耐磨高碳钢泵阀材料的生产方法,其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以210-230℃/小时速率升温至690-700℃,保温60-80分钟,再以160-170℃/小时速率降温至500-520℃,再继续以210-230℃/小时速率升温至925-945℃,保温3-4小时;再以160-170℃/小时速率降温至600-620℃,再以210-230℃/小时速率升温至740-750℃,再以160-170℃/小时速率降温至560-570℃,保温60-80分钟;再以150-170℃/小时速率降温至300-320℃,保温2-3小时;再以160-170℃/小时速率升温至430-450℃,再以110-130℃/小时速率降温至220-230℃,再以160-170℃/小时速率升温至520-540℃,保温2-3小时,取出空冷即得。

4.
  根据权利要求2所述的耐磨高碳钢泵阀材料的生产方法,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、高岭土2-3、三氧化二铝1-2、氧化镁4-5、蒙脱石1-2、氟化锆1-2、明矾2-3、海藻酸钠2-3、三聚磷酸钠1-2、刚玉粉2-3、硫酸铜1-2、氟硅酸钾2-3、硝酸钠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℃下煅烧3-4小时,冷却后,再粉碎成150-250目粉末,即得。

说明书

一种耐磨高碳钢泵阀材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料制备领域,尤其涉及一种耐磨高碳钢泵阀材料及其制备方法。
背景技术
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
本发明的目的在于提供一种耐磨高碳钢泵阀材料及其制备方法,该合金材料具有耐磨性好、硬度高、耐热的优点。
本发明的技术方案如下:
一种耐磨高碳钢泵阀材料,其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳2.2-2.4、硅1.2-1.4、锰2.1-2.3、钼0.7-0.9、镍0.05-0.08、钒0.7-0.9、钛1.2-1.4、Ta0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
所述的耐磨高碳钢泵阀材料的生产方法,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:(1)硅、锰、Ta;(2)钼、镍;(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。
所述的铸后热处理是:先由室温以210-230℃/小时速率升温至690-700℃,保温60-80分钟,再以160-170℃/小时速率降温至500-520℃,再继续以210-230℃/小时速率升温至925-945℃,保温3-4小时;再以160-170℃/小时速率降温至600-620℃,再以210-230℃/小时速率升温至740-750℃,再以160-170℃/小时速率降温至560-570℃,保温60-80分钟;再以150-170℃/小时速率降温至300-320℃,保温2-3小时;再以160-170℃/小时速率升温至430-450℃,再以110-130℃/小时速率降温至220-230℃,再以160-170℃/小时速率升温至520-540℃,保温2-3小时,取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉3-4、高岭土2-3、三氧化二铝1-2、氧化镁4-5、蒙脱石1-2、氟化锆1-2、明矾2-3、海藻酸钠2-3、三聚磷酸钠1-2、刚玉粉2-3、硫酸铜1-2、氟硅酸钾2-3、硝酸钠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℃下煅烧3-4小时,冷却后,再粉碎成150-250目粉末,即得。
本发明的有益效果
本发明合金钢通过在高低碳钢的基础上添加钼、钒、钛等元素,不仅保留了高碳钢的高强度、高硬度,还具有热强高、耐磨好、韧性较好的特点;并分次投放原料,合理控制铸后热处理温度,改善了合金的综合力学性能;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。本发明合金钢用于高温作业、磨损高的部件,使用寿命长。
具体实施方式
一种耐磨高碳钢泵阀材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳2.2-2.4、硅1.2-1.4、锰2.1-2.3、钼0.7-0.9、镍0.05-0.08、钒0.7-0.9、钛1.2-1.4、Ta0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。
所述的耐磨高碳钢泵阀材料的生产方法如下:
(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:(1)硅、锰、Ta;(2)钼、镍;(3)其它剩余成分;各批次投入元素的时间间隔为22分钟,投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是:先由室温以220℃/小时速率升温至695℃,保温70分钟,再以165℃/小时速率降温至510℃,再继续以220℃/小时速率升温至935℃,保温3.5小时;再以165℃/小时速率降温至610℃,再以220℃/小时速率升温至745℃,再以165℃/小时速率降温至565℃,保温70分钟;再以160℃/小时速率降温至310℃,保温2.5小时;再以165℃/小时速率升温至440℃,再以120℃/小时速率降温至225℃,再以165℃/小时速率升温至530℃,保温2.5小时,取出空冷即得。
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、高岭土2.5、三氧化二铝1.5、氧化镁4.5、蒙脱石1.5、氟化锆1.5、明矾2.5、海藻酸钠2.5、三聚磷酸钠1.5、刚玉粉2.5、硫酸铜1.5、氟硅酸钾2.5、硝酸钠2.5;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2.5%的硅烷偶联剂KH-550、1.5%的纳米碳粉,混合均匀后,在12Mpa下压制成坯,然后,在920℃下煅烧3.5小时,冷却后,再粉碎成210目粉末,即得。
本发明耐磨高碳钢泵阀材料的机械性能为:拉伸强度1387MPa,屈服强度972MPa,延伸率11.6%,断面收缩率22.8%,冲击吸收功49.8J,冲击韧性63.1J/cm2,硬度295HB。

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1、10申请公布号CN104213021A43申请公布日20141217CN104213021A21申请号201410380944622申请日20140805C22C38/14200601C22C33/0420060171申请人安徽荣达阀门有限公司地址244131安徽省铜陵市铜陵县金桥工业园72发明人胡光荣74专利代理机构安徽合肥华信知识产权代理有限公司34112代理人方峥54发明名称一种耐磨高碳钢泵阀材料及其制备方法57摘要一种耐磨高碳钢泵阀材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为碳2224、硅1214、锰2123、钼0709、镍005008、钒0709、钛1214、TA004007、S004。

2、、P004、余量为铁。本发明合金钢通过在高低碳钢的基础上添加钼、钒、钛等元素,不仅保留了高碳钢的高强度、高硬度,还具有热强高、耐磨好、韧性较好的特点;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12度,氧化夹杂物在2级左右。本发明合金钢用于高温作业、磨损高的部件,使用寿命长。51INTCL权利要求书1页说明书2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页10申请公布号CN104213021ACN104213021A1/1页21一种耐磨高碳钢泵阀材料,其特征在于其含有的化学元素成分及其质量百分比为碳2224、硅1。

3、214、锰2123、钼0709、镍005008、钒0709、钛1214、TA004007、S004、P004、余量为铁。2根据权利要求1所述的耐磨高碳钢泵阀材料的生产方法,其特征在于(1)、准备生铁与废铁按123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)硅、锰、TA;(2)钼、镍;(3)其它剩余成分;各批次投入元素的时间间隔为2024分钟,投料后搅拌均匀。3根据权利要求2所述的耐磨高碳钢泵。

4、阀材料的生产方法,其特征在于所述的铸后热处理是先由室温以210230/小时速率升温至690700,保温6080分钟,再以160170/小时速率降温至500520,再继续以210230/小时速率升温至925945,保温34小时;再以160170/小时速率降温至600620,再以210230/小时速率升温至740750,再以160170/小时速率降温至560570,保温6080分钟;再以150170/小时速率降温至300320,保温23小时;再以160170/小时速率升温至430450,再以110130/小时速率降温至220230,再以160170/小时速率升温至520540,保温23小时,取出空。

5、冷即得。4根据权利要求2所述的耐磨高碳钢泵阀材料的生产方法,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34、高岭土23、三氧化二铝12、氧化镁45、蒙脱石12、氟化锆12、明矾23、海藻酸钠23、三聚磷酸钠12、刚玉粉23、硫酸铜12、氟硅酸钾23、硝酸钠23;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100200目粉末;将所得粉末加入相当于粉末重量23的硅烷偶联剂KH550、12的纳米碳粉,混合均匀后,在815MPA下压制成坯,然后,在900950下煅烧34小时,冷却后,再粉碎成150250目粉末,即得。权利要求书CN104213021A1/2页3一。

6、种耐磨高碳钢泵阀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,尤其涉及一种耐磨高碳钢泵阀材料及其制备方法。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磨高碳钢泵阀材料及其制备方法,该合金材料具有耐磨性好、硬度高、耐热的优点。0004本发明的技术方。

7、案如下一种耐磨高碳钢泵阀材料,其特征在于其含有的化学元素成分及其质量百分比为碳2224、硅1214、锰2123、钼0709、镍005008、钒0709、钛1214、TA004007、S004、P004、余量为铁。0005所述的耐磨高碳钢泵阀材料的生产方法,其特征在于(1)、准备生铁与废铁按123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)硅、锰、TA;(2)钼、镍;(3)其它剩余成分;各批次。

8、投入元素的时间间隔为2024分钟,投料后搅拌均匀。0006所述的铸后热处理是先由室温以210230/小时速率升温至690700,保温6080分钟,再以160170/小时速率降温至500520,再继续以210230/小时速率升温至925945,保温34小时;再以160170/小时速率降温至600620,再以210230/小时速率升温至740750,再以160170/小时速率降温至560570,保温6080分钟;再以150170/小时速率降温至300320,保温23小时;再以160170/小时速率升温至430450,再以110130/小时速率降温至220230,再以160170/小时速率升温至52。

9、0540,保温23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34、高岭土23、三氧化二铝12、氧化镁45、蒙脱石12、氟化锆12、明矾23、海藻酸钠23、三聚磷酸钠12、刚玉粉23、硫酸铜12、氟硅酸钾23、硝酸钠23;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100200目粉末;将所得粉末加入相当于粉末重量23的硅烷偶联剂KH550、12的纳米碳粉,混合均匀后,在815MPA下压制成坯,然后,在说明书CN104213021A2/2页4900950下煅烧34小时,冷却后,再粉碎成150250目粉末,即得。0008本发明的有益效果本发明。

10、合金钢通过在高低碳钢的基础上添加钼、钒、钛等元素,不仅保留了高碳钢的高强度、高硬度,还具有热强高、耐磨好、韧性较好的特点;并分次投放原料,合理控制铸后热处理温度,改善了合金的综合力学性能;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12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。本发明合金钢用于高温作业、磨损高的部件,使用寿命长。具体实施方式0009一种耐磨高碳钢泵阀材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为碳2224、硅1214、锰2123、钼0709、镍005008、钒0709、钛12。

11、14、TA004007、S004、P004、余量为铁。0010所述的耐磨高碳钢泵阀材料的生产方法如下(1)、准备生铁与废铁按125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)硅、锰、TA;(2)钼、镍;(3)其它剩余成分;各批次投入元素的时间间隔为22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/小时速率升温至695,保温70分钟,再以165/小时速率降温至510,再继续。

12、以220/小时速率升温至935,保温35小时;再以165/小时速率降温至610,再以220/小时速率升温至745,再以165/小时速率降温至565,保温70分钟;再以160/小时速率降温至310,保温25小时;再以165/小时速率升温至440,再以120/小时速率降温至225,再以165/小时速率升温至530,保温25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、高岭土25、三氧化二铝15、氧化镁45、蒙脱石15、氟化锆15、明矾25、海藻酸钠25、三聚磷酸钠15、刚玉粉25、硫酸铜15、氟硅酸钾25、硝酸钠25;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25的硅烷偶联剂KH550、15的纳米碳粉,混合均匀后,在12MPA下压制成坯,然后,在920下煅烧35小时,冷却后,再粉碎成210目粉末,即得。0013本发明耐磨高碳钢泵阀材料的机械性能为拉伸强度1387MPA,屈服强度972MPA,延伸率116,断面收缩率228,冲击吸收功498J,冲击韧性631J/CM2,硬度295HB。说明书CN104213021A。

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