一种铬基合金耐热滑块及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铬基合金耐热滑块及制备方法，属于粉末冶金高温材料技术领域。本发明专利技术的铬基合金化学成分(wt％)为：Fe 11.0～20.0％、Si 0.5～2.0％、Mo 3.1～5.0％、C≤0.05％，余量为Cr。本发明专利技术以铬粉、低碳铬铁粉、硅铁粉、钼粉为原料，经球磨混料、冷等静压成型、真空烧结近净成形制备铬基合金耐热滑块。本发明专利技术铬基合金具有优异的高温强度和抗氧化性能，耐热滑块制造技术节能环保，在其它高温环境使用的部件也可推广应用。

A chromium-based alloy heat-resistant slider and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种铬基合金耐热滑块及制备方法
本专利技术涉及粉末冶金
，属于高温合金材料的范畴，特别提供了一种高温钢坯接触的铬基合金耐热滑块及制备方法。技术背景轧钢加热炉有推钢炉和步进炉两种，以前加热炉内的水梁都是采用水冷，水梁上再焊接耐热垫块，钢坯在耐热垫块上加热。目前水梁都是采用汽化冷却，提高热效率，并且提高了钢坯的加热质量，同时炉内垫块的上表面的温度大大提高了，导致垫块被压溃变形，高度下降等现象。热工专业的技术人员通过实验发现钢坯加热时出现的黑印与垫块的高度和安装方式有关，采用非焊接安装方式，当垫块高度达到180mm以上时，黑印温差只有5℃左右，而垫块高度在100mm左右时，钢坯的黑印温差达到80-100℃，轧钢工艺要求的黑印温差在20℃以下。目前国内外冶金企业加热炉高温段垫块一般选用Co40或Co50，由于Co40或Co50的熔点为1380℃-1420℃，Co40或Co50在1200℃时最大使用强度只有1GPa/mm2，远远不能满足冶金行业的要求。中国专利技术专利CN1151297C公布了一种铬基高温合金，使用温度最高可达到1350℃。但对于该专利合金50～80％的高Cr含量以及高含量难熔金属元素W(10.1～18.0％)、Mo(≤3.0％)来说，采用感应熔炼方式制造时，合金热裂倾向严重，尤其对于垂直高度大于200mm时制造难度更是大大增加，同时生产制造成本较高，不符合国家节能环保的发展要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种使用温度1350℃以上的铬基合金耐热滑块及节能环保型制造技术，适用于大尺寸(垂直高度可大于200mm)耐热滑块的制造。本专利技术所采用的技术方案是：以铬粉、低碳铬铁粉、硅铁粉、钼粉为原料，与成形剂球磨混合均匀后，经真空干燥，采用冷等静压成型方法制作滑块生坯，在真空脱脂烧结炉中脱除成形剂，并实现致密化，从而获得高性能铬基合金耐热滑块。一种铬基合金耐热滑块，铬基合金化学成分(wt％)为：Fe11.0～20.0％、Si0.5～2.0％、Mo3.1～5.0％、C≤0.05％，余量为Cr。一种铬基合金耐热滑块的制备方法，包括以下工艺步骤：(1)球磨混料：按照合金名义成分将铬粉、低碳铬铁粉、硅铁粉、钼粉与成形剂球磨混合均匀，球料比为1∶1～5∶1，球磨时间为5～24h，球磨介质为无水酒精、丙酮、正己烷、乙醚中的一种或几种；(2)真空干燥：将制取的混合粉末置于80～150℃真空烘干机中干燥4～12h；(3)冷等静压成型：根据耐热滑块尺寸设计胶质包套，将干燥的混合粉末封装包套，在压力为100～400MPa、保压时间为30s～10min条件下进行冷等静压成型；(4)真空烧结：将成型后的耐热滑块生坯在真空脱脂烧结炉中脱除成形剂，并烧结致密化，极限真空度为10-1～10-3Pa，烧结温度为1350～1600℃，保温时间为1～5h。优选的是，所述步骤(1)中成形剂为微粉蜡、酚醛树脂、聚乙烯醇水溶液、橡胶汽油溶液中的一种或几种，成形剂添加量为混合粉末总质量的2～5％。。采用以上技术方案，本专利技术的有益效果在于：(1)与感应熔炼技术相比，本专利技术是一种绿色制造技术，具有明显的节能环保优势，符合国家节能环保的发展方向。(2)本专利技术合金成分含有73.0～85.6％Cr，确保具有高熔点和优异的高温强度；不含难熔金属元素W，降低成本。(3)本专利技术采用冷等静压成型技术，可实现大尺寸复杂形状耐热滑块近净成形，在其它高温环境使用的部件也可推广应用。具体实施方案实施例1：Cr-11.0％Fe-2.0％Si-5.0％Mo耐热滑块(1)按照合金名义成分配比称取铬粉、低碳铬铁粉、硅铁粉、钼粉，在无水酒精中与2％微粉蜡球磨混合24h，球料比为1∶1；(2)球磨混合均匀后，将制取的混合粉末置于80℃真空烘干机中干燥12h；(3)根据耐热滑块尺寸设计胶质包套，将干燥的混合粉末封装包套，在压力为400MPa、保压时间为30s条件下进行冷等静压成型；(4)将成型后的耐热滑块生坯在真空脱脂烧结炉中脱蜡，并在10-1Pa极限真空度、1350℃温度下保温5h烧结致密化，获得高性能铬基合金耐热滑块。在耐热滑块本体取样，经高温试验测试，1400℃压缩变形速度为0.162％/h，1400℃氧化失重为4.8g/(m2·h)。高温压缩试验按如下方法执行(下同)：样品直径Φ30mm，高度h0为50mm，在1400℃下对样品施加4.9MPa的静压力，试验保温时间为t小时(本次试验t为100)，试验完成后测量试样高度h，压缩变形速度(％/h)＝(h-h0)/h0t×100。高温抗氧化性能试验按如下方法执行(下同)：采用动态循环氧化试验，将试样(直径Φ30mm，高度50mm)放在坩埚中，并置于加热炉内，自室温随炉升温，直至试验温度(本试验温度为1400℃)，保温25小时，然后随炉冷却至室温，连续循环4次，试验后将试样在碱性和酸性溶液中分别加热1小时，剥离氧化鳞皮厚测量试样失重。实施例2：Cr-20.0％Fe-0.5％Si-3.1％Mo耐热滑块(1)按照合金名义成分配比称取铬粉、低碳铬铁粉、硅铁粉、钼粉，在正己烷中与4％酚醛树脂球磨混合5h，球料比为5∶1；(2)球磨混合均匀后，将制取的混合粉末置于150℃真空烘干机中干燥4h；(3)根据耐热滑块尺寸设计胶质包套，将干燥的混合粉末封装包套，在压力为100MPa、保压时间为10min条件下进行冷等静压成型；(4)将成型后的耐热滑块生坯在真空脱脂烧结炉中脱除酚醛树脂，并在10-3Pa极限真空度、1600℃温度下保温1h烧结致密化，获得高性能铬基合金耐热滑块。在耐热滑块本体取样，经高温实验测试，1400℃压缩变形速度为0.135％/h，1400℃氧化失重6.7g/(m2·h)。实施例3：Cr-16.0％Fe-1.2％Si-4.0％Mo耐热滑块(1)按照合金名义成分配比称取铬粉、低碳铬铁粉、硅铁粉、钼粉，在丙酮中与5％橡胶汽油溶液球磨磨混合15h，球料比为3∶1；(2)球磨混合均匀后，将制取的混合粉末置于120℃真空烘干机中干燥8h；(3)根据耐热滑块尺寸设计胶质包套，将干燥的混合粉末封装包套，在压力为240MPa、保压时间为4min条件下进行冷等静压成型；(4)将成型后的耐热滑块生坯在真空脱脂烧结炉中脱胶，并在10-2Pa极限真空度、1450℃温度下保温3h烧结致密化，获得高性能铬基合金耐热滑块。在耐热滑块本体取样，经高温压缩实验测试，1400℃压缩变形速度为0.158％/h，1400℃氧化失重5.3g/(m2·h)。以上内容是结合具体的优选实施方式对本专利技术所作的进一步详细说明，不能认定本专利技术的具体实施只局限于这些说明。对于本专利技术所述
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干推演或替换，都应当视为属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铬基合金耐热滑块，其特征在于所述铬基合金的化学成分(wt％)为：Fe 11.0～20.0％、Si 0.5～2.0％、Mo 3.1～5.0％、C≤0.05％，余量为Cr。

【技术特征摘要】
1.一种铬基合金耐热滑块，其特征在于所述铬基合金的化学成分(wt％)为：Fe11.0～20.0％、Si0.5～2.0％、Mo3.1～5.0％、C≤0.05％，余量为Cr。2.一种权利要求1所述铬基合金耐热滑块的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)球磨混料：按照所述铬基合金的化学成分将铬粉、低碳铬铁粉、硅铁粉、钼粉与成形剂球磨混合均匀，形成混合粉末，其中混合粉末中所述铬基合金的球料比为1∶1～5∶1，球磨时间为5～24h，球磨介质为无水酒精、丙酮、正己烷、乙醚中的一种或几种；(2)真空干燥：将制取的混合粉末置于80～150℃真空烘干机中干燥4～12...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，
申请(专利权)人：北京科大京都高新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11