一種輥環用耐磨合金鋼材料及其製備方法

2023-07-24 12:20:41

一種輥環用耐磨合金鋼材料及其製備方法
【專利摘要】一種輥環用耐磨合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳0.8-0.9、鎢1.5-1.8、鉬0.5-0.75、釩0.7-0.9、鉻1.5-1.9、鈮0.05-0.10、銪0.05-0.10、釓0.05-0.09、銻0.05-0.08、鈦0.2-0.25、鎂0.3-0.5、P≤0.030、S≤0.030、餘量為鐵。本發明提供的合金鋼通過使用銻、釓、鎢等元素，使合金鋼具有高的硬度、耐磨性，還具有較好的韌性、熱強較高的特點。本發明使用部分廢鐵作為原料，並經過二次精煉，合理控制鑄後熱處理溫度，使合金品質更穩定均一。本發明精煉劑用於鑄造生產，不會在鑄件表面產生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低。
【專利說明】一種輥環用耐磨合金鋼材料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬材料製備領域，尤其涉及一種輥環用耐磨合金鋼材料及其製備方法。
【背景技術】
[0002]泵閥工作的環境多樣，惡劣，對材質的要求很高，目前泵閥用的合金鋼有多種多樣，技術有很大進步，但是仍有很多問題存在，如耐磨性、硬度、防鏽性能、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的要求，還需要進一步改進，以提高生產效率，降低成本，提高安全性，為高精尖技術發展提供保障，為社會發展提供動力，任務還很艱巨。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在於提供一種輥環用耐磨合金鋼材料及其製備方法，該合金材料具有高硬度、耐衝擊、耐磨的優點。
[0004]本發明的技術方案如下 :
一種輥環用耐磨合金鋼材料，其特徵在於:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.8-0.9、鎢 1.5-1.8、鑰 0.5-0.75、釩 0.7-0.9、鉻 1.5-1.9、鈮 0.05-0.10、銪 0.05-0.10、釓 0.05-0.09、銻 0.05-0.08、鈦 0.2-0.25、鎂 0.3-0.5、P ≤0.030、S ≤0.030、餘量為鐵。
[0005]所述的輥環用耐磨合金鋼材料的生產方法，其特徵在於:
(1)、準備生鐵與廢鐵按1:1.3-1.8比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、採用精煉劑一次精煉、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、檢測並調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄後熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)鎢、鈮、銪；(2)鑰、釩、銻；
(3)釓、鈦其他剩餘成分；各批次投入元素的時間間隔為21-25分鐘，投料後攪拌均勻。
[0006]所述的鑄後熱處理是:先由室溫以230_240°C /小時速率升溫至750_760°C，再以140-1500C /小時速率降溫至540-550°C，再以230_240°C /小時速率升溫至910_920°C，保溫4-5小時；再以140-150 V /小時速率降溫至600-610 °C，保溫40-50分鐘，再以150-160°C /小時速率降溫至490-500°C，保溫40-50分鐘，再以140_150°C /小時速率降溫至200-21 (TC，保溫2-3小時；再以80-90°C /小時速率升溫至300-31 (TC，保溫40-50分鐘，再以80-90°C /小時速率升溫至500-51 (TC，保溫3_4時，取出空冷即得。
[0007]所述的精煉劑由下列重量份的原料製成:工具鋼粉3-5、黃土 30-40、氧化鎂1_2、硝酸鈉4-5、鈦白粉2-3、鋁礬土 5-7、海泡石粉2-3、玉石粉3_4、秸杆灰燼4_6、硅藻土 1_2 ；製備方法是將各原料混合，加熱至2600-290(TC至熔融狀態，攪拌10-15分鐘，澆注入純淨水中激冷，再粉碎成100-200目粉末，用水洗滌數次，烘乾即得。
[0008]本發明的有益效果
本發明提供的合金鋼通過使用銻、釓、鎢等元素，使合金鋼具有高的硬度、耐磨性，還具有較好的韌性、熱強較高的特點。本發明使用部分廢鐵作為原料，並經過二次精煉，合理控制鑄後熱處理溫度，分批投放原料，使合金品質更穩定均一，提高綜合力學性能。本發明精煉劑用於鑄造生產，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，不會在鑄件表面產生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級左右。
【具體實施方式】
[0009]一種輥環用耐磨合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳0.8-0.9、鎢 1.5-1.8、鑰 0.5-0.75、釩 0.7-0.9、鉻 1.5-1.9、鈮 0.05-0.10、銪 0.05-0.10、釓
0.05-0.09、銻 0.05-0.08、鈦 0.2-0.25、鎂 0.3-0.5、P ≤0.030、S ≤0.030、餘量為鐵。
[0010]所述的輥環用耐磨合金鋼材料的生產方法如下
(1)、準備生鐵與廢鐵按1:1.5比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、採用精煉劑一次精煉、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、檢測並調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄後熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)鎢、鈮、銪；(2)鑰、釩、銻；
(3)釓、鈦其他剩餘成分；各批次投入元素的時間間隔為23分鐘，投料後攪拌均勻。
[0011]所述的鑄後熱處理是:先由室溫以235°C /小時速率升溫至755°C，再以145°C /小時速率降溫至545°C，再以235°C /小時 速率升溫至915°C，保溫4.5小時；再以145°C /小時速率降溫至605 °C，保溫45分鐘，再以155°C /小時速率降溫至495 °C，保溫45分鐘，再以1450C /小時速率降溫至205°C，保溫2.5小時；再以85°C /小時速率升溫至305°C，保溫45分鐘，再以85°C /小時速率升溫至505°C，保溫3.5時，取出空冷即得。
[0012]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料製成:工具鋼粉5、黃土 30、氧化鎂1、硝酸鈉4、鈦白粉2、鋁礬土 7、海泡石粉2、玉石粉4、秸杆灰燼6、硅藻土 I ;製備方法是將各原料混合，加熱至2600-290(TC至熔融狀態，攪拌10-15分鐘，澆注入純淨水中激冷，再粉碎成100-200目粉末，用水洗滌數次，烘乾即得。
[0013]本發明輥環用耐磨合金鋼材料的機械性能為:拉伸強度890_1380MPa，屈服強度720-973MPa，延伸率12_16%，斷面收縮率21_38%，衝擊吸收功48-56J，衝擊韌性58-66J/cm2，硬度 270-295HB。
【權利要求】
1.一種輥環用耐磨合金鋼材料，其特徵在於:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 0.8-0.9、鎢 1.5-1.8、鑰 0.5-0.75、釩 0.7-0.9、鉻 1.5-1.9、鈮 0.05-0.10、銪0.05-0.10、釓 0.05-0.09、鋪 0.05-0.08、鈦 0.2-0.25、鎂 0.3-0.5、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、餘量為鐵。
2.根據權利要求1所述的輥環用耐磨合金鋼材料的生產方法，其特徵在於: (1)、準備生鐵與廢鐵按1:1.3-1.8比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、採用精煉劑一次精煉、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、檢測並調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄後熱處理等； (2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)鎢、鈮、銪；(2)鑰、釩、銻；(3)釓、鈦其他剩餘成分；各批次投入元素的時間間隔為21-25分鐘，投料後攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的輥環用耐磨合金鋼材料的生產方法，其特徵在於:所述的鑄後熱處理是:先由室溫以230-240°C /小時速率升溫至750-760°C，再以140_150°C /小時速率降溫至540-550°C，再以230-240°C /小時速率升溫至910_920°C，保溫4_5小時；再以140-150°C /小時速率降溫至600-61 (TC，保溫40-50分鐘，再以150_160°C /小時速率降溫至490-500°C，保溫40-50分鐘，再以140_150°C /小時速率降溫至200-21 (TC，保溫2_3小時；再以80-90°C /小時速率升溫至300-31 (TC，保溫40-50分鐘，再以80_90°C /小時速率升溫至500-51 (TC，保溫3-4時，取出空冷即得。
4.根據權利要求2所述的輥環用耐磨合金鋼材料的生產方法，其特徵在於:所述的精煉劑由下列重量份的原料製成:工具鋼粉3-5、黃土 30-40、氧化鎂1-2、硝酸鈉4-5、鈦白粉2-3、鋁礬土 5-7、海泡石粉2-3、玉石粉3-4、秸杆灰燼4_6、硅藻土 1_2 ;製備方法是將各原料混合，加熱至2600-290(TC至熔融狀態，攪拌10-15分鐘，澆注入純淨水中激冷，再粉碎成100-200目粉末，用水洗滌 數次，烘乾即得。
【文檔編號】C21D6/00GK103741073SQ201310701687
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年12月19日
【發明者】何玉平, 陶國斌, 史承海, 晏紹斌, 屠明安 申請人:馬鞍山市方圓材料工程有限公司