一種用于凸輪轉子泵轉子耐磨合金鋼材料及其制備方法

　　【專利摘要】一種用于凸輪轉子泵轉子耐磨合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳1.2-1.4、硅0.1-0.2、鈦4.2-4.5、硼0.1-0.2、錳3.2-3.5、鋅0.12-0.15、Sb0.06-0.08、Bi0.09-0.12、Yb0.03-0.05、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發明通過使用銻、錳、硼等多種原料組合，形成的合金鋼具有高強度、高硬度、耐磨性好、耐腐蝕的特點，且成本低；使用部分廢鐵作為原料，并經過二次精煉，使品質更穩定均一，硫磷等有害元素更低。通過加入本發明精煉劑，氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右。本發明合金鋼制造的凸輪轉子泵轉子，使用壽命明顯延長。

　　【專利說明】一種用于凸輪轉子泵轉子耐磨合金鋼材料及其制備方法

　　【技術領域】

　　[0001]本發明涉及金屬材料制備領域，尤其涉及一種用于凸輪轉子泵轉子耐磨合金鋼材料及其制備方法。

　　【背景技術】

　　[0002]合金鋼的發展已經有100多年的歷史了，到目前為止，多種多樣的合金鋼在工業上被應用，主要有以下類型:調質鋼、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異的合金鋼。

　　[0003]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】

　　[0004]本發明的目的在于提供一種用于凸輪轉子泵轉子耐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、硬度和強度的特點。

　　[0005]本發明的技術方案如下:

　　一種用于凸輪轉子泵轉子耐磨合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 1.2-1.4、硅 0.1-0.2、鈦 4.2-4.5、硼 0.1-0.2、錳 3.2-3.5、鋅 0.12-0.15、Sb0.06-0.08、Bi0.09-0.12、Yb0.03-0.05、P ≤0.030、S ≤0.030、余量為鐵。

　　[0006]所述的用于凸輪轉子泵轉子耐磨合金鋼材料的生產方法，其特征在于:

　　(I)、準備生鐵與廢鐵按1:1-3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、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投入合金元素的批次順序為:(I)硅、錳；(2 )鈦、Sb ; (3 )鋅、Bi ； (4)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為12-15分鐘，投料后攪拌均勻。

　　[0007]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以210_230°C /小時速率升溫至630_650°C，再以150-170°C /小時速率降溫至550-570°C，再繼續以210_230°C /小時速率升溫至920-935°C，保溫3-4小時；再以140_160°C /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50-600C /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，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%的硅烷偶聯劑ΚΗ-550、1-2%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]本發明的有益效果

　　本發明通過使用銻、錳、硼等多種原料組合，合理設置原料配比和生產工藝，合理設置投放次序，合理控制鑄后熱處理溫度，形成的合金鋼具有高強度、高硬度、耐磨性好、耐腐蝕的特點，且成本低；使用部分廢鐵作為原料，并經過二次精煉，使品質更穩定均一，硫磷等有害元素更低。本發明精煉劑用于鑄造生產，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，得到有效的控制，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。本發明合金鋼適用于制造凸輪轉子泵轉子，耐腐蝕，使用壽命明顯延長。

　　【具體實施方式】

　　[0010]一種用于凸輪轉子泵轉子耐磨合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 1.2-1.4、硅 0.1-0.2、鈦 4.2-4.5、硼 0.1-0.2、錳 3.2-3.5、鋅 0.12-0.15、Sb0.06-0.08、Bi0.09-0.12、Yb0.03-0.05、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。

　　[0011]所述的用于凸輪轉子泵轉子耐磨合金鋼材料的生產方法為:

　　(1)、準備生鐵與廢鐵按1:2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、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投入合金元素的批次順序為:(1)硅、錳；(2)鈦、Sb;(3)鋅、Bi ; (4)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為14分鐘，投料后攪拌均勻。

　　[0012]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以220°C/小時速率升溫至640°C，再以160°C/小時速率降溫至560°C，再繼續以220°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220°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，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]本發明用于凸輪轉子泵轉子耐磨合金鋼材料的機械性能為:拉伸強度1376MPa，屈服強度972.6MPa，延伸率12.6%，斷面收縮率21.3%，沖擊吸收功52J，沖擊韌性61.5J/cm2,硬度 293.8HB。

　　【權利要求】

　　1.一種用于凸輪轉子泵轉子耐磨合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳1.2-1.4、硅0.1-0.2、鈦4.2-4.5、硼0.1-0.2、錳3.2-3.5、鋅0.12-0.15、Sb0.06-0.08、Bi0.09-0.12、Yb0.03-0.05、P≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為鐵。

　　2.根據權利要求1所述的用于凸輪轉子泵轉子耐磨合金鋼材料的生產方法，其特征在于: (1)、準備生鐵與廢鐵按1:1-3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、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投入合金元素的批次順序為:(1)硅、錳；(2)鈦、Sb;(3)鋅、Bi ; (4)其它剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為12-15分鐘，投料后攪拌均勻。

　　3.根據權利要求2所述的用于凸輪轉子泵轉子耐磨合金鋼材料的生產方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以210-230°C /小時速率升溫至630-650°C，再以150-170°C /小時速率降溫至550-570°C，再繼續以210-230°C /小時速率升溫至920-935°C，保溫3-4小時；再以140_160°C /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50-600C /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.根據權利要求2所述的用于凸輪轉子泵轉子耐磨合金鋼材料的生產方法，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，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%的硅烷偶聯劑ΚΗ-550、1-2%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】C21D6/00GK103667993SQ201310549972

　　【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日

　　【發明者】張超 申請人:張超