沃斯田铁系合金及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种沃斯田铁系合金及其制造方法。沃斯田铁系合金包含5wt％至75wt％的铁，7wt％至75wt％的镍，15wt％至25wt％的铬，0.065wt％至0.15wt％的碳，0.5wt％至1.35wt％的钛，以及大于零且小于等于2wt％的不可避免的杂质，其中钛与碳的重量比值为6至8.5，借以增加沃斯田铁系合金在高温使用时的抗潜变性。另外，沃斯田铁系合金的制造方法，通过在电渣重熔炉工艺中使用含有二氧化钛的精炼渣，以防止钛成分于精炼时大量损失。

【技术实现步骤摘要】
沃斯田铁系合金及其制造方法
本专利技术涉及一种铁系合金及其制造方法，且特别涉及一种沃斯田铁系合金及其制造方法。
技术介绍
常见的沃斯田铁系合金包括镍基超合金，如合金800H(Alloy800H)、合金A-286(AlloyA-286)、合金825(Alloy825)与300系不锈钢(如310不锈钢或321不锈钢)等。由于镍基超合金包含了较大量的镍元素，故镍基超合金的晶体结构主要是面心立方(Facecentercubic；FCC)的沃斯田铁相(austeniticstructure)结构，适用于需要高温机械性质的场合，如发动机的组件、涡轮引擎紧固件、高温轴承、加热炉的外罩等工件。一般，在应力作用下需要良好的抗潜变性质，以延长工件的使用寿命，故常添加钛元素。如合金800H一般包含0.15wt％至0.6wt％的钛，可使工件在高温下形成有利抗潜变性质的析出相，如碳化钛、氮化钛与钛化三镍(Ni3Ti)等，其中含氮量较高的氮化钛析出相在熔炼阶段所产生，平均粒径在3.0微米至30微米之间；以及碳化钛析出相是在热加工/热处理时产生或高温应用时所析出，平均粒径约在0.2微米至3.0微米。其中，碳化钛析出相对抗潜变性质贡献较大。上述镍基超合金的制作方法可包括燃料加热炉熔炼法、非真空电炉(ElectricArcFurnace,EAF)熔炼法或真空感应熔炼(Vacuuminductionmelting,VIM)法或真空电弧熔炼(Vacuumarcmelting,VAM)法等方法来得到镍基超合金的模铸锭或连铸胚料，之后选择性进行后续的氩气吹氧脱碳(ArgonOxygenDecarburization,AOD)法、真空吹氧脱碳(VacuumOxygenDecarburization,VOD)法、电渣重熔(electroslagremelting,ESR)法、真空电弧重熔(Vacuumarcremelting,VAR)法等精炼工艺。一般含钛元素大于0.6wt％的合金，常需利用真空感应熔炼法或真空电弧重熔法等真空工艺进行熔炼，以防止大气熔炼过程中发生氧化与氮化，使得合金中钛含量大幅降低，且可避免非真空工艺中因二次形成氧化物或氮化物过多而造成镍基超合金产生缺陷或熔铸失败。然而，真空工艺的设备取得不易，熔炼成本较高。并且，由于含高钛含量的镍基超合金产品熔炼不易，所以不会规范钛与碳的比值。一般应用上含高钛含量的镍基超合金产品的钛与碳的比值是大于等于4且小于6。有鉴于此，急需提出一种沃斯田铁系合金及其制造方法，可使用非真空熔炼法或真空熔炼法来制得具有高抗潜变性质的沃斯田铁系合金。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的在于提供一种沃斯田铁系合金，具有高抗潜变性质。本专利技术的另一目的在于提供一种沃斯田铁系合金的制造方法，可使用非真空熔炼法或真空熔炼法来制得具有高抗潜变性质的沃斯田铁系合金。根据本专利技术的上述目的，提出一种沃斯田铁系合金，包含5wt％至75wt％的铁，7wt％至75wt％的镍，15wt％至25wt％的铬，0.065wt％至0.15wt％的碳，0.5wt％至1.35wt％的钛，其中钛与碳的重量比值为6至8.5，以及大于零且小于等于2wt％的不可避免的杂质。根据本专利技术一个实施例，上述沃斯田铁系合金的镍的含量为31wt％至32wt％，铬的含量为21wt％，碳的含量为0.075wt％至0.081wt％，钛的含量为0.59wt％至0.61wt％，其中钛与碳的重量比值为7.5至7.8，以及其余为铁及不可避免的杂质，其中杂质包含0.3wt％至0.4wt％的铜，0.23wt％至0.25wt％的硅，0.7wt％的锰，0.004wt％的硫以及0.21wt％至0.24wt％的铝。根据本专利技术一个实施例，上述沃斯田铁系合金于摄氏500至950度使用时析出平均粒径大于0且小于30纳米的碳化钛析出物或含氮的碳化钛析出物。根据本专利技术的另一个目的，提出一种沃斯田铁系合金的制造方法。在一个实施例的沃斯田铁系合金的制造方法中，包含下列步骤。提供原料，原料包含5wt％至75wt％的铁，7wt％至75wt％的镍，15wt％至25wt％的铬，0.065wt％至0.15wt％的碳，0.5wt％至1.35wt％的钛，其中钛与碳的重量比值为6至8.5，以及大于零且小于等于2wt％的不可避免的杂质。对原料进行熔炼工艺，以形成沃斯田铁系合金。根据本专利技术一个实施例，上述的上述原料包含31wt％至32wt％的镍，21wt％的铬，0.075wt％至0.081wt％的碳，0.59wt％至0.61wt％的钛，其中钛与碳的重量比值为7.5至7.8，以及其余为铁及不可避免的杂质，其中杂质包含0.3wt％至0.4wt％的铜，0.23wt％至0.25wt％的硅，0.7wt％的锰，0.004wt％的硫以及0.21wt％至0.24wt％的铝。根据本专利技术一个实施例，上述熔炼工艺包含利用真空感应熔炼法以及真空吹氧脱碳法。根据本专利技术一个实施例，上述熔炼工艺包含利用非真空电炉熔炼法以及电渣重熔法。根据本专利技术一个实施例，上述电渣重熔法更包含进行非真空电炉熔炼法以将原料熔炼形成沃斯田铁系合金胚。进行电渣重熔法以将沃斯田铁系合金胚形成沃斯田铁系合金，其中电渣重熔法还包含将沃斯田铁系合金胚以及精炼渣加入至电渣重熔炉中，且精炼渣包含3wt％至20wt％的二氧化钛。根据本专利技术一个实施例，上述精炼渣的成分还包含二氟化碳、氧化钙、氧化镁、三氧化二铝以及二氧化硅。根据本专利技术一个实施例，上述沃斯田铁系合金于摄氏500至950度使用时析出平均粒径大于0且小于30纳米的碳化钛析出物或含氮的碳化钛析出物。在本专利技术中，由于沃斯田铁系合金利用较高的钛与碳的重量比值，以使沃斯田铁系合金在经过高温应用时会产生平均粒径大于0且小于30纳米的碳化钛析出物或含氮的碳化钛析出物，借以增加沃斯田铁系合金的抗潜变性。另外，沃斯田铁系合金的制造方法中除了可采用真空感应熔炼法以及真空吹氧脱碳法的真空熔炼方式来制得，借以避免沃斯田铁系合金中的钛成分降低，也可采用非真空电炉熔炼法以及电渣重熔法的非真空熔炼方式制得，通过在电渣重熔炉工艺中使用含有二氧化钛的精炼渣，以防止钛成分于精炼时大量损失。附图说明为让本专利技术的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：图1为根据本专利技术一个实施例的一种沃斯田铁系合金的制造方法的流程图。图2A为实施例1与2及比较例的沃斯田铁系合金以第一种测试条件进行抗潜变性的测试结果图。图2B为实施例1与2及比较例的沃斯田铁系合金以第二种测试条件进行抗潜变性的测试结果图。图3为本专利技术实施例2的沃斯田铁系合金经第一种测试条件的潜变测试后的高解析度穿透式电子显微镜的照片。具体实施方式以下配合本专利技术的实施例详细说明本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所达成目的及功效。在本专利技术的一个实施方式中，沃斯田铁系合金包含5wt％至75wt％的铁、7wt％至75wt％的镍、15wt％至25wt％的铬、0.065wt％至0.15wt％的碳、0.5wt％至1.35wt％的钛，以及大于零且小于等于2wt％的不可避免的杂质，其中钛与碳的重量比值为6至8.5。在一个示范例子中，沃斯田铁系合金包含31wt％至32wt％的镍，21wt％的铬，0.075wt％至0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沃斯田铁系合金，其特征在于，所述沃斯田铁系合金包含：5wt％至75wt％的铁；7wt％至75wt％的镍；15wt％至25wt％的铬；0.065wt％至0.15wt％的碳；0.5wt％至1.35wt％的钛，其中所述钛与所述碳的重量比值为6至8.5；以及大于零且小于等于2wt％的不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
2014.08.05 TW 1031267821.一种沃斯田铁系合金，其特征在于，所述沃斯田铁系合金包含：5wt％至75wt％的铁；7wt％至75wt％的镍；15wt％至25wt％的铬；0.065wt％至0.15wt％的碳；0.5wt％至1.35wt％的钛，其中所述钛与所述碳的重量比值为6至8.5；以及大于零且小于等于2wt％的不可避免的杂质，其中所述沃斯田铁系合金在摄氏500度至950度使用时析出碳化钛析出物或含氮的碳化钛析出物。2.如权利要求1所述的沃斯田铁系合金，其特征在于：所述镍的含量为31wt％至32wt％；所述铬的含量为21wt％；所述碳的含量为0.075wt％至0.081wt％；所述钛的含量为0.59wt％至0.61wt％，其中所述钛与所述碳的重量比值为7.5至7.8；以及所述铁及所述杂质，其中所述杂质包含：0.3wt％至0.4wt％的铜；0.23wt％至0.25wt％的硅；0.7wt％的锰；0.004wt％的硫；以及0.21wt％至0.24wt％的铝。3.如权利要求1所述的沃斯田铁系合金，其特征在于，所述碳化钛析出物或含氮的碳化钛析出物的平均粒径大于0纳米且小于30纳米。4.一种沃斯田铁系合金的制造方法，其特征在于，所述沃斯田铁系合金的制造方法包含：提供原料，所述原料包含；5wt％至75wt％的铁；7wt％至75wt％的镍；15wt％至25wt％的铬；0.065wt％至0.15wt％的碳；0.5wt％至1.35wt％的钛，其中所述钛与所述碳的重量比值为6至8.5；以及大于零且小于等于2wt％的不可避免的杂质；以及对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李名言，郭世明，潘永村，
申请(专利权)人：中国钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71