复相铁铝金属间化合物耐蚀耐热合金制造技术

本发明专利技术的合金为复相金属间化合物合金，其含有（重量％）Ｃ≤０. ２５％，Ｓｉ０. １０～０. ６０％，Ｍｎ４. ００～２０. ００％，Ｃｒ１. ００～５. ００％，Ａｌ１０. ００～１６. ００％，Ｍｏ１. ００～５. ００％，以及以精炼剂形式加入的微量元素Ｔｉ、Ｂ、Ｍｇ、ＲＥ，余量为铁。这种合金具有良好的耐蚀、抗氧化能力和高强度，在海水、Ｈ↓［２］Ｓ气氛以及强碱中的抗蚀性和在空气介质中的抗高温氧化性能优于常用的不锈钢，成本仅为铬镍不锈钢的二分之一。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合金领域，特别是属于一种耐蚀耐热抗氧化合金，是一种以DO3型有序相为基的复相金属间化合物合金。它适用于抗腐蚀，抗氧化，尤其适用于海水、碱性介质、H2S气氛、高温空气介质下使用的结构件或铸件。抗腐蚀或抗高温氧化的金属材料，通常采用铬镍不锈钢、耐热钢，但这类材料昂贵，资源匮乏。目前，国际范围内都在寻求低成本的代用材料，尤以美国OakRidge National Labortory研究活跃，他们研制的Fe3Al金属间化合物，其代表成分(按原子百分数计)28%Al，4%Cr，余Fe。由于该合金为单相Fe3Al金属间化合物，故其室温塑韧性低，空气介质中的室温延伸率仅为4%，且为采用高纯原料及实验室钮扣炉熔炼而成，与工业应用还有很大距离。我国浙江大学陈才金等人于1985年申请的专利(申请号为85105573)一种铁-锰-铝-铬不锈钢，虽有良好的抗海水腐蚀能力，但由于基体相的无序性，故其抗高温氧化性能与铬镍不锈钢(如1Cr18Ni9Ti)有较大差距，且比重仅比1Cr18Ni9Ti低5.5%。本专利技术的目的是充分利用金属间化合物的一系列优点，同时通过合金化以改善其韧性，提供一种低比重、高强度的复相金属间化合物有序合金。该合金是一种价格低廉，加工方便，在常温或高温下均具有较强抗腐蚀性能，及优异的抗氧化性能的金属材料。同时由于该合金的显微组织为含有大于90%的有序相，抗扩散性能好，因此，合金具有良好的抗高温蠕变和疲劳性能。本专利技术合金的成份范围(重量%)为C≤0.25%，Si0.10～0.60%，Mn4.00～20.00%，Cr1.00～5.00%，Al10.00～16.00%，Mo1.00～5.00%，Ti0.01～0.05%，B0.005～0.03%，Mg0.001～0.05%，RE0.05～0.30%，S≤0.025%，P≤0.025%，Fe余。在本专利技术复相铁铝金属间化合物合金中，Fe和Al是形成DO3有序相的基本元素，是复相有序合金的基体原料。Al含量控制在10.00～16.00%。C、Mn、Mo的加入，可提高合金的强度，其控制含量范围分别为C≤0.25%，Mn4.00～20.00%，Mo1.00～5.00%，合金切削性能因C量的增加而急剧变坏，故控制含量在0.25%以下;Mn还可使合金的韧性得到改善，但却使合金的抗蚀，抗氧化性能降低，在用作为铸件材料设计时，为减低Mn带来的抗蚀性损失，可将Mn含量控制在5%，同时加入Cr、Mo可以弥补Mn所造成的耐蚀、耐热性损失。在用作为结构材料时，可适当提高Cr含量，Si可提高合金的抗高温氧化性能，同时改善合金的铸造工艺性，但过高则使合金的切削性，热加工性降低，所以设计Si0.10～0.60%。Mg可改善合金的切削性和热加工性，但含量小于0.001%时无明显效果，而超过0.05%时效果减弱，故设计其含量为0.001%～0.05%。B、RE具有改善合金韧性的作用，同时RE还可改善合金的切削性和热加工性能;但含量不能过高，一般控制其含量为B0.005～0.03%;RE0.05～0.30%。Ti、B具有细化晶粒，改善铸件组织的作用，Ti含量控制在0.01～0.05%。S、P为杂质元素，应控制在0.025%以下。生产本专利技术复相有序合金铸造合金，其材料可采用工业纯铁，(或废钢)、工业纯铝、中低碳铬铁、中低碳锰铁、钼铁，其它微量元素Ti、B、Mg、RE等则以精炼剂的形式加入，其加入量为≤0.5%。以此配方在空气感应炉中熔炼并浇注成铸件。加铝料前，应先充分脱氧、排渣。熔炼中待主加原料全部熔化后再加精炼剂精炼。若采用砂型铸造，则型腔应以涂料涂刷，以防粘砂。生产本专利技术变形合金，可采用与铸造合金相同的原料，其微量元素以精炼剂的形式加入，其加入量为≤0.3%，按配方在感应炉中熔炼并铸锭。加铝料前，应先充分脱氧、排渣。熔炼中待主加原料全部熔化后再加精炼剂精炼。当材料要求高时，可进行重熔。铸锭在1100～850℃范围内锻造或轧制。经锻造或轧制成型后采用两次700℃加热，保温一小时油冷处理。最终加工成零件。本专利技术的合金与现有技术相比有以下特点1、本专利技术的合金与1Cr18Ni9Ti比较，比重轻。d＝6.6g/cm3，(1Cr18Ni9Tid＝7.79g/cm3)比1Cr18Ni9Ti低15.3%。2、本专利技术合金强度高、耐磨损性能好。其硬度为HRC32-38，铸造合金σb＝790MPa，变形合金，板材的σ0.2＝835MPa，σb＝965MPa，分别比1Cr18Ni9Ti高160%和48%;棒材σ0.2＝620MPa，σb＝930MPa，分别比1Cr18Ni9Ti高96%和43%。3、本专利技术合金具有良好的耐介质腐蚀和优异的抗氧化性。高温氧化试验表明，该合金具有优异的抗高温氧化性能;其氧化动力学特征在900℃以下为对数曲线，在900～1200℃具有抛物线特征，且无氧化皮脱落，并保持一定光泽。抗氧化性能明显优于1Cr18Ni9Ti。经3.5%NaCl水溶液、1N NaOH溶液、2N H2SO4溶液中的极化曲线测定表明，其抗蚀性与1Cr18Ni9Ti相当。4、本专利技术的铸造合金，具有良好的铸造工艺性能，经标准测定方法测定，其流动性螺旋试样流动长度为1250mm，比常用耐热铸钢在相同浇注温度下的流动性高出2倍多。本专利技术的变形合金具有良好的锻造和轧制工艺性能，可锻成不同规格的棒材或轧制成不同厚度的板材。本专利技术合金具有良好的切削加工性能。5、本专利技术的合金具有较高的经济性。本合金的原材料来源充足，成本低廉;可采用工业纯铁(或废钢)，工业纯铝，普通中、低碳铬铁、锰铁、钼铁为原料。成本仅为1Cr18Ni9Ti的二分之一。实施例1按照化学成分(重量%)C0.10%。，Si0.50%，Mn5.00%，Cr2.00%，Al14.00%，Mo4.00%，Ti0.02%，B0.01%，Mg0.01%，RE0.10%，Fe余。在感应炉中熔炼，原料用工业纯铁、工业纯铝、中低碳铬铁、中低碳锰铁、钼铁。加铝料前先充分脱氧、排渣，其后加入精炼剂精炼，熔炼后浇注成铸件。该成分的铸造合金，具有良好的铸造工艺性和切削加工性能，可用作耐热、耐蚀部件。实施例2按照化学成分(重量%)C0.20%，Si0.20%，Mn15.00%，Cr4.00%，Al12.00%，Mo2.00%，Ti0.03%，B0.02%，Mg0.03%，RE0.20%，Fe余。在感应炉中熔炼，原料同实施例1，加铝料前，应先分脱氧、排渣、然后加入精炼剂精炼，熔炼后浇注成铸锭，铸锭在1000～850℃范围内锻造或轧制成棒材或板材。该成分的合金具有良好的热加工成型性，可用作耐高温、抗海水腐蚀、抗强碱腐蚀的结构件或其它部件。权利要求1.复相铁铝金属间化合物耐蚀耐热合金，其特征在于该合金的成分范围(重量%)为C≤0.25%，Si0.10～0.60%，Mn4.00～20.00%，Cr1.00～5.00%，Al 10.00～16.00%，Mo 1.00～5.00%，Ti0.01～0.05%、B0.005～0.03%，Mg0.001～0.05%，RE0.05～0.30%，S≤0.025%，P≤0.025%，Fe余。2.根据权利要求1所述的耐蚀耐热合金，其特征在于用作为铸造合本文档来自技高网...

【技术保护点】
复相铁铝金属间化合物耐蚀耐热合金，其特征在于该合金的成分范围（重量％）为：Ｃ≤０. ２５％，Ｓｉ０. １０～０. ６０％，Ｍｎ４. ００～２０. ００％，Ｃｒ１. ００～５. ００％，Ａｌ１０. ００～１６. ００％，Ｍｏ１. ００～５. ００％，Ｔｉ０. ０１～０. ０５％、Ｂ０. ００５～０. ０３％，Ｍｇ０. ００１～０. ０５％，ＲＥ０. ０５～０. ３０％，Ｓ≤０. ０２５％，Ｐ≤０. ０２５％，Ｆｅ余。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严文，刘江南，杨勇，韩志礼，杨觉民，朱定一，王正品，刘健康，
申请(专利权)人：西安工业学院，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]