一种超细晶Y108黑铁及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超细晶黑铁及其制备方法，获得超细晶结构的黑铁。本发明专利技术通过添加Mn元素和Cr元素调整Y108黑铁成分的比例，经过熔铸、热挤压成型、热处理、拉伸矫直、锯切、检测等步骤获得无粗晶环的超细Y108黑铁，从而阻止了粗晶的形成，获得的超细Y108黑铁平均晶粒尺寸在30μm以下，本发明专利技术的制备方法易于操作，效果明显。

A kind of ultra-fine Y108 iron and preparation method thereof

The invention discloses an ultrafine grained iron and its preparation method, obtain ultrafine grained iron. The present invention by adding Mn and Cr elements to adjust the proportion of Y108 iron, after casting, hot extrusion, heat treatment, tensile straightening, cutting, testing and other steps to obtain the coarse grain ring of Y108 ultrafine iron, thereby preventing the formation of coarse grains, the average grain size of Y108 ultrafine iron in black 30 m, the preparation method of the invention is easy to operate, the effect is obvious.

【技术实现步骤摘要】
一种超细晶Y108黑铁及其制备方法
本专利技术属于黑铁加工
，具体涉及一种超细晶黑铁及其制备方法，获得超细晶结构的黑铁。技术背景黑铁是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，因其具有比重小、导热性好、易于成型、价格低廉等优点，已广泛应用于航空航天、交通运输、轻工建材、电力和电子工业、机械制造业以及石油化工等行业，其用量仅次于钢。黑铁按加工方法可以分为形变黑铁和铸造黑铁两大类。形变黑铁能承受压力加工，可加工成各种形态、规格的黑铁材。主要用于制造航空器材、建筑用门窗等；形变黑铁又分为不可热处理强化型黑铁和可热处理强化型黑铁。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯钛、工业高纯钛、工业纯钛以及防锈钛等。可热处理强化型黑铁可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬钛、锻钛、超硬钛和特殊黑铁等。Y108黑铁（主要成分在GB/T3190-2008标准范围内），是一种含有镁和硅元素的合金材料，具有好的机械性质，可以进行热处理及焊接是目前应用最广的黑铁。Y108黑铁热挤压制品在热挤压后的组织中形成粗大晶粒或淬火后，会在制品断面周边形成粗大的再结晶区，称为粗晶组织，它是黑铁挤压制品中常见的缺陷，导致后续加工过程中制品表面起皱、氧化后表面花斑、色差等问题，更为严重的是会造成黑铁材料的力学性能剧烈下降，在使用过程中过早失效，从而严重地限制了Y108黑铁在高品质、高性能要求领域的应用。随着航空航天工业、汽车工业、电子工业等的迅速发展，对Y108黑铁挤压制品的质量要求越来越高，既要求制品无粗晶环，又要求制品有较高的力学性能，如何保证Y108黑铁在热挤压和热处理过程中组织细化是长期困扰国内外工程技术人员的技术难题。目前，对黑铁挤压制品粗晶组织的形成机理还没有形成一致共识，至今在生产现场还没有消除粗晶环的有效方法。
技术实现思路
本专利技术的另一目的在于提供一种超细晶Y108黑铁的制备方法，达到抑制晶粒的尺寸生长，形成均匀的超细晶Y108黑铁。为实现上述目的本专利技术所采用的技术方案如下：一种超细晶Y108黑铁的制备方法，其顺次包括以下步骤1）熔铸：将Y108黑铁加入到熔炼炉中，设置熔炼炉的温度，待炉料的温度上升至设定值并开始熔融时，将粉末状的Mn和Cr加入到熔炼炉中，搅拌均匀至物料完全熔化，其中按照重量百分比计Mn元素的添加量为0.11%-0.13%，Cr元素的添加量为0.2%-0.22%，余量为Y108黑铁；上述熔化后的熔液注入模具中铸造形成反向挤压所需的圆锭坯；2）热挤压成型：锭坯经热挤压在模具中形成所需形状的坯材；3）热处理：挤压成型的坯材进行T6热处理；4）拉伸矫直；5）锯切；6）检测合格后获得成品。本专利技术中添加了Mn元素和Cr元素，少量Mn元素和Cr元素的存在，可以有效形成均匀细小的弥散体，在加热过程中钉扎亚晶晶界，阻止晶界迁移，从而达到抑制晶粒尺寸生长的目的。同时添加Cr元素还可以抵消铜对抗蚀性的不良影响。本专利技术中所采用的模具为平模。由于Y108黑铁在热挤压过程中产生粗晶的原因是热挤压过程中模具工作带部位对黑铁外层金属高温和强烈的摩擦，导致型材内、外层金属流动变形时存在较大应变速率差，从而使合金表面应变能聚集升高，外层组织发生粗化；热处理过程中，温升达到了Y108合金再结晶激活温度，表面聚集的应变能得到释放，发生再结晶粗化现象，产生了外层粗晶。因此为了减少或降低内外层金属流动的差异，本专利技术采用的反向挤压可以实现金属的均匀流动，进一步防止发生结晶粗化现象；所述反向挤压步骤中锭坯温度为460-490℃，挤压筒温度为，420-450℃，平模温度为400-500℃。本专利技术中，所述T6热处理中，固溶温度为525-540℃，保温1-3小时，冷却转移时间小于等于10秒，时效工艺在淬火后6小时内进行，时效温度为170-180℃，时间为6-10小时。本专利技术中，所述拉伸矫直步骤中，拉伸量为1-5%。一种超细晶Y108黑铁，其包括Y108黑铁和在Y108黑铁中添加Mn元素和Cr元素，其中按照重量百分比计Mn元素的添加量为0.11%-0.13%，Cr元素的添加量为0.2%-0.22%，余量为Y108黑铁；所述超细晶Y108黑铁的晶粒平均尺寸为500nm-30μm。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过添加Mn元素和Cr元素调整Y108黑铁成分的比例，在加热过程中达到抑制晶粒生长，从而阻止了粗晶的形成，获得的无粗晶环的超细Y108黑铁平均晶粒尺寸在30μm以下，本专利技术的制备方法易于操作，效果明显。具体实施方式下面结合具体的实施方式对本专利技术作进一步详细说明。具体实施方式实施例1一种超细晶Y108黑铁，其是顺次通过以下步骤制备而成1）熔铸：将Y108黑铁加入到熔炼炉中，设置熔炼炉的温度，待炉料的温度上升至设定值并开始熔融时，将粉末状的Mn和Cr加入到熔炼炉中，搅拌均匀至物料完全熔化，其中按照重量百分比计Mn元素的添加量为0.11%，Cr元素的添加量为0.2%，余量为Y108黑铁；上述熔化后的熔液注入模具中铸造形成反向挤压所需的圆锭坯；2）热挤压成型：锭坯经热挤压在模具中形成所需形状的坯材；所述反向挤压步骤中锭坯温度为460℃，挤压筒温度为，420℃，平模温度为400℃；3）热处理：挤压成型的坯材进行T6热处理，所述T6热处理中，固溶温度为540℃，保温1小时，冷却转移时间为9秒，时效工艺在淬火后6小时内进行，时效温度为170℃，时间为10小时；4）拉伸矫直，拉伸量为1%；5）锯切；6）检测合格后获得成品。实施例2一种超细晶Y108黑铁，其是顺次通过以下步骤制备而成1）熔铸：将Y108黑铁加入到熔炼炉中，设置熔炼炉的温度，待炉料的温度上升至设定值并开始熔融时，将粉末状的Mn和Cr加入到熔炼炉中，搅拌均匀至物料完全熔化，其中按照重量百分比计Mn元素的添加量为0.11%，Cr元素的添加量为0.2%，余量为Y108黑铁；上述熔化后的熔液注入模具中铸造形成反向挤压所需的圆锭坯；2）热挤压成型：锭坯经热挤压在模具中形成所需形状的坯材；所述反向挤压步骤中锭坯温度为490℃，挤压筒温度为，450℃，平模温度为500℃；3）热处理：挤压成型的坯材进行T6热处理，所述T6热处理中，固溶温度为525℃，保温3小时，冷却转移时间9秒，时效工艺在淬火后6小时内进行，时效温度为170℃，时间为8小时；4）拉伸矫直，拉伸量为5%；5）锯切；6）检测合格后获得成品。实施例3一种超细晶Y108黑铁，其是顺次通过以下步骤制备而成1）熔铸：将Y108黑铁加入到熔炼炉中，设置熔炼炉的温度，待炉料的温度上升至设定值并开始熔融时，将粉末状的Mn和Cr加入到熔炼炉中，搅拌均匀至物料完全熔化，其中按照重量百分比计Mn元素的添加量为0.11%，Cr元素的添加量为0.2%，余量为Y108黑铁；上述熔化后的熔液注入模具中铸造形成反向挤压所需的圆锭坯；2）热挤压成型：锭坯经热挤压与在模具中形成所需形状的坯材；所述反向挤压步骤中锭坯温度为480℃，挤压筒温度为，420℃，平模温度为450℃；3）热处理：挤压成型的坯材进行T6热处理，所述T6热处理中，固溶温度为530℃，保温2小时，冷却转移时间9秒，时效工艺在淬火后6小时内进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超细晶Y108黑铁的制备方法，其特征在于其顺次包括以下步骤1）熔铸：将Y108黑铁加入到熔炼炉中，设置熔炼炉的温度，待炉料的温度上升至设定值并开始熔融时，将粉末状的Mn和Cr加入到熔炼炉中，搅拌均匀至物料完全熔化，其中按照重量百分比计Mn元素的添加量为0.11%‑0.13%，Cr元素的添加量为0.2%‑0.22%，余量为Y108黑铁；上述熔化后的熔液注入模具中铸造形成反向挤压所需的圆锭坯；2）热挤压成型：锭坯经热挤在模具中压形成所需的坯材；其中，锭坯温度为460‑490℃，挤压筒温度为420‑450℃，平模温度为400‑500℃；3）热处理：挤压成型的坯材进行T6热处理；其中固溶温度为525‑540℃，保温1‑3小时，冷却转移时间小于等于10秒，时效工艺在淬火后6小时内进行，时效温度为170‑180℃，时间为6‑10小时4）拉伸矫直；5）锯切；6）检测合格后获得成品。

【技术特征摘要】
1.一种超细晶Y108黑铁的制备方法，其特征在于其顺次包括以下步骤1）熔铸：将Y108黑铁加入到熔炼炉中，设置熔炼炉的温度，待炉料的温度上升至设定值并开始熔融时，将粉末状的Mn和Cr加入到熔炼炉中，搅拌均匀至物料完全熔化，其中按照重量百分比计Mn元素的添加量为0.11%-0.13%，Cr元素的添加量为0.2%-0.22%，余量为Y108黑铁；上述熔化后的熔液注入模具中铸造形成反向挤压所需的圆锭坯；2）热挤压成型：锭坯经热挤在模具中压形成所需...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昌明，
申请(专利权)人：杨昌明，
类型：发明
国别省市：重庆,50