通过注射Fe-Nb-C合金细化SUS316合金组织晶粒的方法技术

本发明专利技术涉及合金制备领域，具体涉及通过注射Fe‑Nb‑C合金细化SUS316合金组织晶粒的方法。该方法将一定量的SUS316合金放入石墨管中，将石墨管放入电炉中使合金完全熔化，在电炉的开口处导入注射剂Fe‑Nb‑C合金，使注射剂Fe‑Nb‑C合金与SUS316合金完全接触并搅拌后取出石墨管，在空气中冷却得到晶粒细化的SUS316合金。本发明专利技术注射法相比于其他工艺方法操作简单，设备成本低，效率高。通过对SUS316合金添加Fe‑Nb‑C合金，可使其晶粒细化提高机械性能。对钢铁合金的在机械性能上的应用提供了有利的帮助。

【技术实现步骤摘要】
通过注射Fe-Nb-C合金细化SUS316合金组织晶粒的方法
本专利技术涉及合金制备领域，具体涉及一种使用注射剂Fe-Nb-C对SUS316合金进行晶粒细化的方法。
技术介绍
金属材料作为产业的基础被广泛使用，而钢铁材料在实际生产中拥有最高的使用性。随着产业技术的发展，拥有高强度，长寿命化等特性的钢铁材料成为本领域当务之急。钢铁材料为多晶体，晶粒粗大对机械特性有很大的负面影响。通过晶粒细化使材料的屈服强度，疲劳强度上升成为了本领域公认的方法。一般情况下人们所用的方法有急冷法，磁电震动搅拌法与注射法等。但急冷法对于大型材料或材料的形状的制定有很大的局限性。磁电震动搅拌法需要特定的设备。与其他方法相比，注射法制作的产品制品形状的自由度高，生产成本低，技术简单容易掌握。
技术实现思路
为弥补现有技术的不足，本专利技术提供一种通过使用注射剂Fe-Nb-C对SUS316合金进行晶粒细化的方法。该方法可使SUS316合金的晶粒细化提高合金机械性能。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。通过注射Fe-Nb-C合金细化SUS316合金组织晶粒的方法，将一定量的SUS316合金放入石墨管中，将石墨管放入1450-1520℃电炉中直至SUS316合金完全熔化，在电炉的开口处导入注射剂Fe-Nb-C合金，使注射剂Fe-Nb-C合金与SUS316合金完全接触并搅拌15s后取出石墨管，在空气中冷却得到晶粒细化的SUS316合金。所述的注射剂Fe-Nb-C合金采用如下方法准备：首先取纯度99.9％的纯铁与石墨于电弧炉内溶解得到Fe-C合金。在充满Ar气的电弧炉中添加纯度99.5％以上纯Nb，得到Fe-Nb-C合金再通过捣碎机将其粉碎成颗粒状备用。所述Nb的加入量占Fe质量的20-40％，所述C的加入量占Fe质量的1-5％。优选的，注射剂Fe-Nb-C合金中加入Fe质量50％Nb，Fe质量4％C。进一步的，所述注射剂Fe-Nb-C合金添加量为SUS316合金体积份数的1-3％。进一步的，所述SUS316合金成分如下：Fe:67.44wt％，Cr:18wt％，Ni:12wt％，Mo:2.5wt％，Mn:2wt％。进一步的，所述电炉中温度为1480℃，保温时间30分钟。本专利技术通过向液态金属SUS316中注射颗粒状的Fe-Nb-C合金后，Fe-Nb-C的母相溶解。高熔点的初晶NbC在液态金属中分散，最后通过NbC结晶成核生长，与SUS316合金的结晶粒生长相互抑制，通过初晶NbC的面积分布及晶粒尺寸来调节SUS316合金的晶粒细化程度，提高了材料的强度和硬度。对钢铁合金的在机械性能上的应用提供了有利的帮助。本专利技术具有以下优点：1、注射法相比于其他工艺方法操作简单，设备成本低，效率高。2、本专利技术通过对SUS316合金添加Fe-Nb-C合金，可使其晶粒细化提高机械性能。3、本专利技术通过合理控制注射工艺参数，达到最佳的细化效果。附图说明图1为向钢铁材料中注射合金后达到晶粒细化的演化模式图。图2在光学显微镜下，经过腐蚀后的Fe-Nb-C合金组织图片。图3为添加不同的Fe-Nb-C合金后，SUS316合金的宏观组织图片。图4为添加不同的Fe-Nb-C合金后，SUS316合金的微观组织图片。具体实施方式下面通过附图和具体实施例详述本专利技术，但不限制本专利技术的保护范围。如无特殊说明，本专利技术所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从化学公司购买。实施例1(1)制作注射剂Fe-Nb-C首先取纯度99.9％的纯铁与石墨通过电弧炉溶解得到Fe-C合金。在充满Ar气的电弧炉中添加纯度99.5％以上纯Nb，得到Fe-30％Nb-2％C合金再通过捣碎机将其粉碎成颗粒状，将注射剂装入石英管备用。(2)制备SUS316合金将一定量的SUS316合金放入石墨管中，将石墨管放入电炉中升温到1480℃保持30分钟使合金完全熔化，在电炉的开口处注射导入装有SUS316合金体积3％的颗粒状Fe-Nb-C合金的石英管，使注射剂Fe-Nb-C合金与液态SUS316合金完全接触并搅拌15s后取出石墨管，在空气中冷却得到晶粒细化的SUS316合金。实施例2(1)制作注射剂Fe-Nb-C首先取纯度99.9％的纯铁与石墨通过电弧炉溶解得到Fe-C合金。在充满Ar气的电弧炉中添加纯度99.5％以上纯Nb，得到Fe-40％Nb-3％C合金再通过捣碎机将其粉碎成颗粒状，将注射剂装入石英管备用。(2)制备SUS316合金将一定量的SUS316合金放入石墨管中，将石墨管放入电炉中升温到1480℃保持30分钟使合金完全熔化，在电炉的开口处注射导入装有SUS316合金体积3％的颗粒状Fe-Nb-C合金的石英管，使注射剂Fe-Nb-C合金与液态SUS316合金完全接触并搅拌15s后取出石墨管，在空气中冷却得到晶粒细化的SUS316合金。实施例3(1)制作注射剂Fe-Nb-C首先取纯度99.9％的纯铁与石墨通过电弧炉溶解得到Fe-C合金。在充满Ar气的电弧炉中添加纯度99.5％以上纯Nb，得到Fe-50％Nb-4％C合金再通过捣碎机将其粉碎成颗粒状，将注射剂装入石英管备用。(2)制备SUS316合金将一定量的SUS316合金放入石墨管中，将石墨管放入电炉中升温到1480℃保持30分钟使合金完全熔化，在电炉的开口处注射导入装有SUS316合金体积3％的颗粒状Fe-Nb-C合金的石英管，使注射剂Fe-Nb-C合金与液态SUS316合金完全接触并搅拌15s后取出石墨管，在空气中冷却得到晶粒细化的SUS316合金。实施例4(1)制作注射剂Fe-Nb-C首先取纯度99.9％的纯铁与石墨通过电弧炉溶解得到Fe-C合金。在充满Ar气的电弧炉中添加纯度99.5％以上纯Nb，得到Fe-50％Nb-4％C合金再通过捣碎机将其粉碎成颗粒状，将注射剂装入石英管备用。(2)制备SUS316合金将一定量的SUS316合金放入石墨管中，将石墨管放入电炉中升温到1450℃使合金完全熔化，在电炉的开口处注射导入装有SUS316合金体积1％的颗粒状Fe-Nb-C合金的石英管，使注射剂Fe-Nb-C合金与液态SUS316合金完全接触并搅拌15s后取出石墨管，在空气中冷却得到晶粒细化的SUS316合金。实施例5通过光学显微镜首先实施例1-3制备的三种Fe-Nb-C合金的组织，对含有三种不同的Fe-Nb-C合金的SUS316合金进行观测分析。图1所示为向钢铁材料中注射合金后达到晶粒细化的演化模式图，图2所示，随着注射合金中Nb与C含量的增加，初晶NbC的面积分布增多，平均晶粒增大。图3-4结果表明初晶NbC的面积及晶粒尺寸增加时，晶粒细化的效果得到了提升。综上可知，注射Fe-50％Nb-4％C合金时效果最佳，晶粒达到最佳细化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过注射Fe‑Nb‑C合金细化SUS316合金组织晶粒的方法，其特征在于，将一定量的SUS316合金放入石墨管中，将石墨管放入1450‑1520℃电炉中直至SUS316合金完全熔化，在电炉的开口处导入注射剂Fe‑Nb‑C合金，使注射剂Fe‑Nb‑C合金与SUS316合金完全接触并搅拌15s后取出石墨管，在空气中冷却得到晶粒细化的SUS316合金。

【技术特征摘要】
1.通过注射Fe-Nb-C合金细化SUS316合金组织晶粒的方法，其特征在于，将一定量的SUS316合金放入石墨管中，将石墨管放入1450-1520℃电炉中直至SUS316合金完全熔化，在电炉的开口处导入注射剂Fe-Nb-C合金，使注射剂Fe-Nb-C合金与SUS316合金完全接触并搅拌15s后取出石墨管，在空气中冷却得到晶粒细化的SUS316合金。2.根据权利要求1所述的细化SUS316合金组织晶粒的方法，其特征在于，所述注射剂Fe-Nb-C合金采用如下方法准备：首先取纯度99.9％的纯铁与石墨于电弧炉内溶解得到Fe-C合金，在充满Ar气的电弧炉中添加纯度99.5％以上纯Nb，得到Fe-Nb-C合金再通过捣碎机将其粉碎成颗粒状备用，所述Nb的加入量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王通，吴蒙华，董桂馥，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21