[发明专利]一种耐磨泵轴用中碳钢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料制备领域，尤其涉及一种耐磨泵轴用中碳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耐磨泵轴用中碳钢材料及其制备方法，该合金材料具有耐磨性好、硬度高、耐冲击的优点。

本发明的技术方案如下：

一种耐磨泵轴用中碳钢材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.5-0.7、硅1.2-1.4、锰2.1-2.3、硼0.7-0.9、铬1.7-2.1、铈0.6-0.8、钛1.2-1.4、Pd0.04-0.07、In0.05-0.08、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。

所述的耐磨泵轴用中碳钢材料的生产方法，其特征在于：

（1）、准备生铁与废铁按1：0.5-1.5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、Pd；（2）硼、铬、In；（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150-170℃/小时速率升温至500-520℃，保温60-80分钟，再以150-170℃/小时速率降温至700-720℃，再继续以150-170℃/小时速率升温至900-915℃，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130-140℃/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310-320℃，保温2-3小时；再以160-170℃/小时速率升温至420-430℃，再以120-130℃/小时速率降温至250-260℃，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、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

本发明通过加入硼、铬、铈等多种元素，使中碳钢的耐磨性、硬度大大增强；通过分次投放原料，合理控制铸后热处理温度，提高了合金的综合力学性能，耐冲击性能增强；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。本发明合金钢用于泵轴、不易损坏。

具体实施方式

一种耐磨泵轴用中碳钢材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.5-0.7、硅1.2-1.4、锰2.1-2.3、硼0.7-0.9、铬1.7-2.1、铈0.6-0.8、钛1.2-1.4、Pd0.04-0.07、In0.05-0.08、S≤0.04、P≤0.04、余量为铁。

所述的耐磨泵轴用中碳钢材料的生产方法为：

（1）、准备生铁与废铁按1：1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、Pd；（2）硼、铬、In；（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。