CN103667898A - 一种阀芯用含钇合金钢材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种阀芯用含钇合金钢材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属材料制备领域，尤其涉及一种阀芯用含钇合金钢材料及其制备方法。

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。

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。

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：（1）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。

所述的铸后热处理是：先由室温以220-230℃/小时速率升温至680-700℃，再以160-170℃/小时速率降温至530-550℃，再继续以220-230℃/小时速率升温至910-930℃，保温3-4小时；再以150-160℃/小时速率降温至640-650℃，再以150-160℃/小时速率升温至740-750℃，再以150-160℃/小时速率降温至570-590℃，保温50-70分钟；再以110-120℃/小时速率降温至300-310℃，保温2-3小时；再以140-150℃/小时速率升温至350-370℃，再以110-130℃/小时速率降温至220-230℃，再以140-150℃/小时速率升温至510-520℃，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、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

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。

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：（1）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。

所述的铸后热处理是：先由室温以225℃/小时速率升温至690℃，再以165℃/小时速率降温至540℃，再继续以225℃/小时速率升温至920℃，保温3.5小时；再以155℃/小时速率降温至645℃，再以155℃/小时速率升温至745℃，再以155℃/小时速率降温至580℃，保温60分钟；再以115℃/小时速率降温至305℃，保温2.5小时；再以145℃/小时速率升温至360℃，再以120℃/小时速率降温至225℃，再以145℃/小时速率升温至515℃，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、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-550、1.5%的纳米碳粉，混合均匀后，在11Mpa下压制成坯，然后，在930℃下煅烧3.4小时，冷却后，再粉碎成200目粉末，即得。

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。

Claims (4)

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：（1）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220-230℃/小时速率升温至680-700℃，再以160-170℃/小时速率降温至530-550℃，再继续以220-230℃/小时速率升温至910-930℃，保温3-4小时；再以150-160℃/小时速率降温至640-650℃，再以150-160℃/小时速率升温至740-750℃，再以150-160℃/小时速率降温至570-590℃，保温50-70分钟；再以110-120℃/小时速率降温至300-310℃，保温2-3小时；再以140-150℃/小时速率升温至350-370℃，再以110-130℃/小时速率降温至220-230℃，再以140-150℃/小时速率升温至510-520℃，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。