钴基高弹性合金及其生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种钴基高弹性合金材料及其生产工艺。该合金含有Ni、Cr、Co、Mo、Fe、C、Mn和Fe；其特征在于，下述元素的重量百分比含量为：Ni为15‑17%，Mn为1.8‑2.2%，Mo为6.4‑7.4%，Nb为0.08‑0.12%。该合金材料，采用真空熔炼加电渣炉熔炼、在井式淬火炉中淬火、时效热处理的加工工艺制成。本发明专利技术改善了冶炼和加工的难度，提高了材料的抗拉强度、延伸率、硬度等,性能达到或接近国内外先进水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精密合金材料的冶炼技术，具体地说是一种高弹性合金材料及其生产工艺。
技术介绍
高弹性合金，包括铁基、铜基、镍基和钴基等几大类，其中，钴基高弹性合金综合性能最好，具有高硬度、无磁、耐腐蚀等优异的性能，其在航天航海的导航仪器，医疗、电子、电力等行业的高精度仪表中，得到广泛的应用。传统的钴基高弹性合金，其成份的重量百分比含量如表1所示：传统钴基高弹性合金的冶炼，是采用真空感应炉冶炼。目前，我国生产的钴基高弹性合金的性能，在抗拉强度、延伸率、硬度、弹性模量、反复弯曲次数等物理性能上与国外同类先进材料的性能指标之间，尚存在较大差距。
技术实现思路
针对我国高弹性合金材料物理性能上存在的差距和不足，本专利技术的目的在于：提供一种弹性好、强度高的钴基高弹性合金材料及其生产工艺。本专利技术是这样实现的：一、本专利技术之钴基高弹性合金，即40CoNiCrMo，其各成分的重量百分比含量如表2所示;本专利技术之化学成分中: Ni含量为15-17%，该Ni含量适当增加,提高了合金的韧性；Mn含量1.8-2.2%, 其适当增加，使合金变得既坚硬又富有韧性，并且没有磁性，不会被磁性材料所吸引；Mo含量6.4-7.4%,其适当减少，使合金在常温下提高了其硬度和强度，并且显著地提高了高温强度。提高了合金的热稳定性、耐热性以及使用寿命。合金中加入了少量(含量0.08-0.12%)的Nb，有助于净化钢液, 提高合金的纯净度、一致性, 能细化晶粒，强化合金组织，从而提高钢的强度、韧性、抗高温氧化性和耐蚀性,降低脆性转变温度，获得好的焊接性能和成型性能,改善合金加工性能。二、本专利技术的生产工艺如下：本专利技术生产工艺较传统工艺的改进之处，在于冶炼方法和冷轧方法的改进。所述冶炼方法,即真空熔炼加真空自耗熔炼双真空冶炼; 所述冷轧方法, 系采用多辊轧机先大变形量，后小变形量，多个冷轧道次冷轧的加工工艺，即：先2~3个冷轧道次压下量（1个“道次压下量”为0.02mm），达到冷加工变形量60%以上；后3~5个冷轧道次压下量，冷加工变形量为10~20% 。加工出成品0.6mm厚的带材。1)真空熔炼真空熔炼---在真空状态下进行熔炼,由真空炉、抽真空设备完成;２)真空自耗熔炼(电渣重熔)真空自耗熔炼---真空熔炼出的钢锭，经精整；利用压制成的被熔金属棒材，在真空或保护气氛下进行熔炼,其特点是可以进行高温，高速熔化，脱气效果显著，熔融金属不受耐火材料污染，能够减少金属中的非金属夹杂物。渣系采用四元渣：重量约6～8kg，渣厚在75～85mm，即：渣料CaF2 55% ；Al2O3 25% ； CaO 15%； MgO 5%,经重熔、精炼后使用，破碎粒度为0～5mm，经800度烘烤6小时后方可使用；钢锭脱锭后，进行沙冷和空冷；3）二次锻造：装炉温度≤700℃装炉，加热温度1200(+20)℃，保温1～1.5小时，始锻温度：1190±10℃，终锻温度≥950℃；4）热轧：在常温下装炉，加热温度为1200（+20）℃，保温20～30分钟，终轧温度大于950℃；道次的压下量不超过7mm，轧制8个道次，用递减的方式轧制；成品空冷；５)淬火修磨：淬火介质为10%～15%的盐水，淬火温度为1100℃～1150℃，保温时间20～30分钟；用于清理表面氧化皮、氧化物的酸溶液的配比：硫酸25%，硝酸钠2%～3%，盐1%～2%；钢带表面修磨时，要纵向修磨；6) 冷轧：40CoCrNiMo弹性好、强度高、加工硬化快、冷加工变形抗力大，加工难度较高，且带坯经过不同的压下量和不同冷轧道次后，得到的性能是大不相同的。所以,为了获得较高的性能,本专利技术采用多辊轧机先大变形量，后小变形量，多个冷轧道次冷轧的加工工艺，即：先2~3个冷轧道次压下量（1个“道次压下量”为0.02mm），达到冷加工变形量60%以上；后3~5个冷轧道次压下量，冷加工变形量为10~20% 。加工出成品0.6mm厚的带材。本专利技术的有益效果是：改善了冶炼和加工的难度，大大提高了性能指标，达到或接近国际先进水平,本专利技术与国外同类40CoNiCrMo弹性合金材料的物理性能比较，见下面表3。具体实施方式实施例1　一种钴基高弹性合金及其生产工艺本实施例之40CoCrNiMo合金成分的重量百分比含量中, Ni为17%，；Mn为2.2%；Mo含量6.4；Nb为0.08%，其余均在表2的范围之内。其生产工艺如下：1．真空冶炼：在装炉量160kg的情况下，熔化时间115～125分钟，精炼温度1520-1600℃，精炼时间35分钟，浇注温度1450-1530℃；熔化期≤2Pa，精炼期≤0.5Pa。C0、Ni、Cr、Mo都是随炉装入坩埚；C、Mn是精炼末期加入。2.成分检测：在钢锭冒口下5cm处取样，用低速手钻钻孔，钻孔出的铁屑用磁铁吸出收集在样品袋中，标明炉号，每锭取样5～8g，用于化学成份分析备用。3.钢锭精整：钢锭可在∮30车床上扒皮，扒皮前应检查车床运转情况，核对钢种、炉号、称重记录表。把车床周围其它钢种车屑清扫干净，精整后车屑按钢种分类收集存放。上车床后的钢锭应卡正，核准拧紧顶尖，偏心度≤3mm，扒皮使用淬硬尖刀，相邻刀痕应≤1mm，并没有明显台阶。扒皮深度应将表面氧化皮基本去掉即可以，要尽可能少扒，留有少许缺陷在以后精整中进一步解决，以减少不必要的损耗，提高成材率，冒口线以上及尾部弧度线以下不用扒皮。扒皮后钢锭进一步精整，残留的氧化皮可用砂轮修磨，表面小孔洞疤痕用砂轮挖磨成弧形，不允许留有棱角。4.一次锻造：锻造时钢锭的加热采用电加热炉，炉况清洁、温度恒定及准确。装炉温度≤700℃装炉，加热温度1200(+20)℃，保温1～1.5小时，始锻温度：1190（±10）℃，终锻温度≥950℃，在满足不了终锻温度的情况下，中间要重复加热，方可锻造5.电渣重熔：采用渣系为四元渣：重量约6～8kg，渣厚应保证在80mm左右，即：CaF2 55% ；Al2O3 25% ； CaO 15%； MgO 5%。渣料必须重熔、精炼后方可使用，破碎粒度为0～5mm，需经800度烘烤6小时后方可使用，烘烤设备为电阻箱、电阻炉。使用同钢种底垫，电极坯尺寸分别为80方、120方。电力制度，即：电压 30～35V， 电流 3500～4000A 。脱氧剂：Si-Ca粉，100kg/200g 。钢锭脱锭后，空冷后修磨缺陷。钢锭取料，每支钢锭、头部、尾部同时取料，两点分析，取平均值。钢锭沙冷和空冷。6.二次锻造：装炉温度≤700℃装炉，加热温度1200(+20)℃，保温1～1.5小时，始锻温度：1190（±10）℃，终锻温度≥950℃；锻造时要轻打击、勤翻钢，锻锤往返频率要快。7.热轧：热轧前的坯料要严格清理表面的氧化物及其它缺陷。采用电加热炉，要在常温下装炉，加热温度为1200（+20）℃，保温20～30分钟，终轧温度大于950℃。每道次的压下量分配要合理，道次的压下量最大不允许超过7mm，轧制8个道次，用递减的方式轧制。例如：45～38～31～25～20～15～10～7～4。热轧成品为4.0（—0.2）×150mm，长条形带材，成品空冷。8.淬火修磨：淬火介质为10%～15%的盐水，淬火温度为1100℃～1150℃，保温时间20～30分钟，要快速进行淬火。酸溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
钴基高弹性合金材料, 含有Ni、Cr、Co、Mo、Fe、C、Mn 和Fe；其特征在于，下述元素的重量百分比含量为： Ni为15‑17%，Mn为1.8‑2.2%， Mo为6.4‑7.4%，Nb为0.08‑0.12%。

【技术特征摘要】
1.钴基高弹性合金材料, 含有Ni、Cr、Co、Mo、Fe、C、Mn 和Fe；其特征在于，下述元素的重量百分比含量为： Ni为15-17%，Mn为1.8-2.2%， Mo为6.4-7.4%，Nb为0.08-0.12%。2.钴基高弹性合金材料的生产工艺，采用真空熔炼、锻造、热轧、淬火修磨、冷轧完成, 其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙旎，白云超，
申请(专利权)人：陕西航空精密合金有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61