一种含硼高锰奥氏体铁基合金制造技术

本发明专利技术涉及一种含硼高锰奥氏体铁基合金及其热处理方法，所述合金的化学成分组成为：Ｃ：０．１５％－０．４０％；Ｓｉ：０．５％－１．５％；Ｍｎ：８．０％－１４．０％；Ｃｒ：１５％－２２％；Ｎｉ：１．５％－３．５％；Ｎｂ　０．３％－０．５５％，Ｎ＋Ｂ　０．４－０．５％，余量为Ｆｅ和不可避免的杂质。采用电炉熔炼，离心铸造成型的本发明专利技术合金的铸态合金的常温硬度可达２５－３０ＨＲＣ，室温拉伸强度可达７００－７２０ＭＰａ，冲击韧性可达到２２Ｊ／ｃｍ２以上，其耐蚀寿命比３１６Ｌ不锈钢提高２．５－３倍。另外，本发明专利技术还提供进一步增强所述合金的耐腐蚀性能的热处理工艺，经过高温固溶处理和回火处理，使组织中的二次硼化物充分固溶和析出，可使合金的耐蚀寿命比３１６Ｌ不锈钢提高到１３倍以上。本发明专利技术所述的合金耐液态金属腐蚀性优良，可用于加工热浸镀锌生产线的各种关键部件，如沉没辊、轴套、轴瓦、支臂等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢铁合金
，具体的说，涉及一种耐液态金属腐蚀的腐蚀含硼 高锰奥氏体铁基合金及其热处理方法。
技术介绍
目前，钢铁制品热浸镀锌技术是防止钢铁在自然环境中腐蚀的最经济有效的方 法，工件热镀锌后，其耐蚀性可提高11- 倍，同时由于镀层金属与基体之间具有良好的结 合力，并可以增加装饰性和成形性，因此广泛用于板、带、丝、管、网及五金电器的加工和制 造过程，其具体的方法是将待处理的钢铁工件置于450-480°C的锌锅中，停留一段时间后取 出，但液锌具有强烈的熔蚀作用，因此要求长期接触液锌的工艺设备具有较好的防腐性能。世界各国，包括中国的主要钢铁企业的连续热浸镀锌生产线上均使用沉没辊装 置，包括沉于锌液中的沉没辊、稳定辊及其支臂、轴套以及下斜槽等，一般这些部件中，除轴 套、瓦等使用钴基合金Mellite6B制作外，其余多使用316L不锈钢材料制作。尽管316L为奥氏体组织，但其450-480°C高温强度和硬度不足，因此在使用过程 中辊身容易产生弯曲变形，使得镀锌板出现波浪形，从而降低镀锌板质量和品级，另外316L 不锈钢沉没辊耐液锌腐蚀性能不够高，一次返修使用寿命在20-30天，沉没辊及轴套的频 繁更换及维修，既降低热镀锌机组的作业率，又增大了锌耗，从而提高了产品的成本。因此，有必要开发一种能更好地耐液锌腐蚀的合金材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种耐液锌腐蚀的含硼高锰奥氏体铁基合金及其热处理方 法。本专利技术所述的含硼高锰奥氏体铁基合金是通过奥氏体钢设计与控制，以 (Mn+Ni+C+N)多元组合进行奥氏体化以期获得全奥氏体合金组织。具体的，所述的含硼高锰奥氏体铁基合金的化学成分组成为(重量％) :C: 0. 15% -0. 40% ；Si 0. 5% -1. 5% ；Mn 8. 0% -14. 0% ；Cr 15% -22% ；Ni 1. 5% -3. 5% ； Nb 0. 3% -0. 55%, N+B 0. 4-0. 5%，余量为Fe和不可避免的杂质。另外，可以通过微合金化进一步提高本专利技术所述合金的耐液锌腐蚀性能，因此 本专利技术所述合金还可以含有合金元素Ti和ττ中一种或两种；其重量百分比分别为 0. 05% -0. 8%和 0. 03% -0. 12%。本专利技术对各种合金化元素限定理由如下C :C是稳定奥氏体元素，也是碳化物(Cr7C3、NbC)的主要形成元素，C量定为上限 0. 40%,过多则促进!^e与Si反映，对耐蚀性不利；Si =Si是熔炼脱氧元素，当Si含量超过0. 5%时，才做为合金元素起作用，Si含量 在0. 5-1. 5%时耐液锌腐蚀能力较好，> 1.5% Si不利于合金韧性的保持；Mn :Mn是奥氏体合金化元素，为保持本专利技术合金为全奥氏体组织，8%为下限，含量< 8%将出现铁素体组织，对保证钢材的耐液锌腐蚀性能不利；另外，本专利技术所做的试验 证实含量> 14%的Mn对耐液锌腐蚀极为不利，且呈线性速率增加，因此设定Mn含量的上限 为 14% ；Cr =Cr是提高耐液锌腐蚀的主要合金元素，保持15%是最低要求；另外Cr也是 Cr7C3碳化物的形成元素，过高的Cr容易在合金基体内出现铁素体相，另外对合金的冲击 韧性有所降低，因此将Cr含量的上限限定为22% ；Ni =Ni也是奥氏体合金化元素，由于本专利技术的合金的金相组织需要设计成奥氏 体，但在液锌中，Ni与Si发生反应，极易生成不稳定的NiZni^H，而且该相组织易与液锌进 一步反应，因此含Ni量过高，对耐液锌腐蚀极为不利，由此控制Ni含量为1. 5% -3. 5%为且；Nb =Nb是碳化物形成元素，NbC能提高奥氏体组织的硬度，并对合金焊接性能有 益，但加入过多则降低合金韧性，因此控制Ni含量为< 0. 55%为宜；N =N也有益于专利技术合金保持全奥氏体组织，溶于基体的N及氮化物能提高合金强 度和硬度，但加入量过多，控制不好易生成气孔等缺陷，因此控制N含量为<0. 95%为宜；B 微量B能填充合金晶界缺陷，提高耐蚀性，但加入量过高能在晶界形成网状分 布的硼化物，因此控制B含量为< 0. 95%为宜；另外，可将本专利技术合金经过高温淬火，或进一步的回火处理使网状硼化物断开呈 弥散分布，促进FeB — Fe2B转变，使耐锌腐蚀性能大幅提高；Ti 极易生成TiC，细化晶粒和提高强度和硬度，然而加入量过大则易生成夹杂， 因此控制其含量在0. 05-0. 8%之间为宜；Zr =Zr既可细化晶粒，提高合金强韧性，又可填充于晶界提高耐液锌腐蚀性能，因 此控制在0. 03-0. 12%之间为宜。本专利技术所述的合金可使用电炉熔炼，优选采用中频感应电炉熔炼；然后铸造成型， 优选采用离心铸造方法成型。本专利技术所述合金的铸态合金的常温硬度达到25-30HRC，室温拉伸强度达到 700-720Mpa，冲击韧性可达到22J/cm2以上。为进一步提高本专利技术所述合金的耐液锌腐蚀能力，所述合金可进行下述热处理 取所述铸态合金，10500C -1150°C油淬或水淬；也可进行下述热处理取所述铸态合金，10500C -1150°C油淬或水淬，450°C回火， 快速空冷；上述热处理均能够进一步提高本专利技术所述合金的耐液锌腐蚀性能。本专利技术所述合 金的铸态合金的耐蚀寿命比316L不锈钢提高2. 5-3倍。经过上述高温固溶处理，或进一步 的回火处理后，可使二次硼化物充分固溶和析出，从而进一步提高耐液锌腐蚀性能，在同样 条件下，合金的耐蚀寿命比316L不锈钢提高到13倍以上。本专利技术所述的合金可用于防止液锌腐蚀，具体的说，所述合金可用做热浸镀锌生 产线的关键部件，如沉没辊、轴套、轴瓦、支臂等。本专利技术通过调整合金元素的含量，提出了一种耐液锌腐蚀的含硼高锰奥氏体铁基 合金，其铸态合金的常温硬度达到25-30HRC，室温拉伸强度达到700-720MPa，冲击韧性可 达到22J/cm2以上，耐蚀寿命比316L不锈钢提高2. 5-3倍；而且如进行进一步的高温固溶处理和回火处理，使二次硼化物充分固溶和析出，本专利技术所述合金的耐蚀寿命将比316L不 锈钢提高到13倍以上。显然，本专利技术的合金的强度及耐液锌腐蚀性能全面超过316L不锈 钢，可广泛用于耐液锌腐蚀的部件。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1按下表所列合金化学成分在10公斤真空感应炉中熔炼并铸成板坯。然后切割并 加工成冲击，拉伸以及15X10X5mm腐蚀试样。其中腐蚀试验在井式电阻炉的石墨坩埚中 进行。液锌加热至450°C，采用全浸方式。经过连续七天(168小时)静态腐蚀试验后，测量试样的平均腐蚀深度(即试样的平均厚度损失)。权利要求1.一种含硼高锰奥氏体铁基合金，其化学成分组成为下述重量百分数的组分C: 0. 15% -0. 40% ；Si 0. 5% -1. 5% ；Mn 8. 0% -14. 0% ；Cr 15% -22% ；Ni 1. 5% -3. 5% ； Nb 0. 3% -0. 55%, N+B 0. 4-0. 5%，余量为Fe和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的合金，其特征在于，所述合金还含有Ti和ττ中一种或两种，其 重量百分比分别为0. 05%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含硼高锰奥氏体铁基合金，其化学成分组成为下述重量百分数的组分：Ｃ：０．１５％－０．４０％；Ｓｉ：０．５％－１．５％；Ｍｎ：８．０％－１４．０％；Ｃｒ：１５％－２２％；Ｎｉ：１．５％－３．５％；Ｎｂ　０．３％－０．５５％，Ｎ＋Ｂ　０．４－０．５％，余量为Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊友，张艺，田光新，邹敦叙，许振华，
申请(专利权)人：北京北科德瑞冶金工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]