一种原位TiC弥散强化420不锈钢制造技术

一种原位TiC弥散强化420不锈钢，用原位铸造法和电渣重熔工艺制备了TiC颗粒弥散强化420不锈钢材料，并用环‑块摩擦磨损试验机测试了油润滑下弥散强化钢的滑动摩擦磨损性能。原位TiC颗粒均匀弥散分布在基体中，颗粒尺寸为l‑5μm，呈四边形或多边形，与基体结合良好且无团聚现象。在420不锈钢中原位合成TiC颗粒后室温强度明显提高；与420基体磨损试验对比可见，TiC弥散强化420不锈钢具有良好的耐磨性。 1

【技术实现步骤摘要】
一种原位TiC弥散强化420不锈钢所属
本专利技术涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种原位TiC弥散强化420不锈钢。
技术介绍
现代工业的高速发展迫切需要在高温、高速、耐磨损条件下的结构件-如发动机的凸轮轴、挺杆、气门阀座、高速轧机的轧环、导向轮和轧辊等，现有的钢铁材料越来越难以满足需要。颗粒增强钢铁基材料因其所具有的耐高温、耐磨损等性能特征逐渐成为新材料开发研究的热点。近年来，国内外对制备工艺相对简单，成本低廉的原位TiC颗粒弥散强化钢基材料已开展不少的研究，并取得了研究成果旧。因为原位合成的TiC增强颗粒具有热力学稳定、尺寸细小、分布均匀且与基体界面洁净和结合良好等特点，而钢铁基体的性能也可通过热处理得以进一步改善，TiC颗粒弥散强化钢基材料是一种很有前景的耐磨材料，在工业上有着广泛应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了改善420不锈钢的强度、耐磨性，设计了一种原位TiC弥散强化420不锈钢。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：原位TiC弥散强化420不锈钢的制备原料包括：共配制了2种合金：第一种是基体420不锈钢；第二种是用原位铸造法和电渣重熔工艺制备了5vol%的TiC(体积分数)弥散强化420不锈钢(TiC-420)。以市售420棒材为原料，两种合金的熔炼均在ZG-25型中频真空感应炉中进行，原位TiC颗粒通过预制块在钢熔体中的反应生成，这种预制块是将Ti粉和C粉等按一定的比例和特殊的工艺加工而成。原位TiC弥散强化420不锈钢的制备步骤为：熔炼时首先将420不锈钢棒材随炉熔化，1600℃加入预制块，通过电磁搅拌使之均匀化，保温5min后在树脂砂型中浇注成直径50mm的铸锭，然后对TiC强化钢铸锭进行了电渣重熔处理，所选渣的成份为70%CaF2和30%Al203。两种钢的热处理工艺为：1000℃油淬+660℃回火。原位TiC弥散强化420不锈钢的检测步骤为：磨损试验是在MM2000型磨损试验机上进行-采用的磨擦副为淬火GCRl5，介质为20号机油；用读数显微镜测量磨痕宽度，并计算出磨损体积；合金的显微组织分析和磨损形貌在OlympusBHM金相显微镜和Sirion场发射扫描电镜(SEM)上进行；为鉴别增强体颗粒相的结构，将强化钢中萃取后的颗粒在Y-3型XRD进行分析。所述的原位TiC弥散强化420不锈钢，运用原位铸造和电渣重熔工艺，可制备出分布均匀，颗粒尺寸1-5μm且与基体结合良好的TiC弥散强化420不锈钢材料。所述的原位TiC弥散强化420不锈钢，TiC颗粒的加入使420不锈钢的室温强度和硬度有较大提高。所述的原位TiC弥散强化420不锈钢，420强化钢的耐磨性因TiC颗粒的引入而显著提高，高耐磨性的TiC增强颗粒与基体结合牢固，使强化钢获得优异的耐磨损性能。本专利技术的有益效果是：采用熔体原位合成法和电渣重熔工艺制备了TiC弥散强化420钢基材料。旨在进一步提高420强化钢的综合性能，并拓展其应用范围。TiC弥散强化420不锈钢具有良好的强度、硬度及耐磨性。具体实施方式实施案例1：原位TiC弥散强化420不锈钢的制备原料包括：共配制了2种合金：第一种是基体420不锈钢；第二种是用原位铸造法和电渣重熔工艺制备了5vol%的TiC(体积分数)弥散强化420不锈钢(TiC-420)。以市售420棒材为原料，两种合金的熔炼均在ZG-25型中频真空感应炉中进行，原位TiC颗粒通过预制块在钢熔体中的反应生成，这种预制块是将Ti粉和C粉等按一定的比例和特殊的工艺加工而成。原位TiC弥散强化420不锈钢的制备步骤为：熔炼时首先将420不锈钢棒材随炉熔化，1600℃加入预制块，通过电磁搅拌使之均匀化，保温5min后在树脂砂型中浇注成直径50mm的铸锭，然后对TiC强化钢铸锭进行了电渣重熔处理，所选渣的成份为70%CaF2和30%Al203。两种钢的热处理工艺为：1000℃油淬+660℃回火。原位TiC弥散强化420不锈钢的检测步骤为：磨损试验是在MM2000型磨损试验机上进行-采用的磨擦副为淬火GCRl5，介质为20号机油；用读数显微镜测量磨痕宽度，并计算出磨损体积；合金的显微组织分析和磨损形貌在OlympusBHM金相显微镜和Sirion场发射扫描电镜(SEM)上进行；为鉴别增强体颗粒相的结构，将强化钢中萃取后的颗粒在Y-3型XRD进行分析。实施案例2：TiC-420强化钢未经腐蚀时，基体上均匀地分布着一些弥散细小的颗粒强化相。这些细小的颗粒大多呈多边形。与基体结合良好，颗粒尺寸为1-5μm。这些弥散分布在的强化相主要是TiC颗粒，还有一些M23C6及M7C3型碳化物存在。两种钢锻态热处理(1000℃油淬+200℃回火)后，420基体钢的组织为回火索氏体和未溶的碳化物。TiC弥散强化钢的组织由于TiC的加入细化了基体组织，但未改变基体的显微组织。由于TiC颗粒是在液态合金中通过反应生成，它与基体有较好的润湿性。在TiC弥散强化钢的凝固过程中。TiC颗粒起到非均匀形核核心的作用，增大了凝固过程中的形核率。另外，在热处理过程中，TiC会起抑制马氏体晶粒的长大。所以TiC的加入使强化钢中基体晶粒明显细化(包括在高温下形成的遗传奥氏体晶粒和室温下的马氏体晶粒)。实施案例3：常温下TiC-420强化钢的力学性能相对于基体合金，由于TiC颗粒引人，420强化钢的室温强度和硬度明显提高。在TiC-420强化钢中引入TiC颗粒。增加了强化钢组织中的硬质点数目，并且在合金内部基体/颗粒界面处产生了应变强化，从而提高了强化钢的硬度。实施案例4：TiC-420强化钢在相同的磨损时间内(磨损时间40min)，由于TiC颗粒的增强作用，TiC-420强化钢体现出较好的耐磨性；随着施加载荷的逐步提高，420基体钢磨损量也随之增加；当载荷大于500N时，420基体钢发生严重磨损。而420强化钢在整个试验载荷范围内缓慢增加；在施加载荷为600N时，420强化钢的磨损量仍不足420基体的1/3。实验采用的偶件为GCRl5，其硬度(61HRC)比420基体高，因此偶件表面在载荷法向分力的作用下对之进行犁削。特别是当载荷大于500N以后，偶件表面对420基体表面的刺入深度增大，在磨损表面上留下深而宽的犁沟。而TiC颗粒弥散强化420不锈钢的硬度比420基体的高。同时TiC颗粒在磨损过程中有承受载荷作用。所以在摩擦过程中，偶件表面对强化钢的犁削作用减轻，在强化钢的磨损表面留下浅而窄的犁沟。实施案例5：两种钢在一定的加载载荷下(载荷450N)，随着磨损时间的逐渐增加，两种钢的磨损量也随之增加。两种钢的磨损符合一般材料的磨损规律，即材料磨损包括3个阶段：跑和阶段，稳定磨损阶段和快速磨损阶段。由于相同条件下耐磨性的差异，不同材料的3个阶段时间可能有所不同。TiC-420强化钢只出现了前两个阶段。而420基体在60min后进入快速磨损阶段。对于耐磨材料来说。最重要的是延长材料稳定磨损时间。因为在这个阶段内，材料的磨损率较小。当进入快速磨损阶段，材料的磨损率提高，材料很快因磨损失效而不能使用。420基体在加载一定载荷(450N)时，载荷使接触区产生很大的应力，并发生塑性变形。在持续应力的作用下，摩擦表面接触区内材料的微观体积不断变形，造本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位TiC弥散强化420不锈钢，制备原料包括：共配制了2种合金：第一种是基体

【技术特征摘要】
1.一种原位TiC弥散强化420不锈钢，制备原料包括：共配制了2种合金：第一种是基体420不锈钢；第二种是用原位铸造法和电渣重熔工艺制备了5vol%的TiC(体积分数)弥散强化420不锈钢(TiC-420)，以市售420棒材为原料，两种合金的熔炼均在ZG-25型中频真空感应炉中进行，原位TiC颗粒通过预制块在钢熔体中的反应生成，这种预制块是将Ti粉和C粉等按一定的比例和特殊的工艺加工而成。2.根据权利要求1所述的原位TiC弥散强化420不锈钢，其特征是原位TiC弥散强化420不锈钢的制备步骤为：熔炼时首先将420不锈钢棒材随炉熔化，1600℃加入预制块，通过电磁搅拌使之均匀化，保温5min后在树脂砂型中浇注成直径50mm的铸锭，然后对TiC强化钢铸锭进行了电渣重熔处理，所选渣的成份为70%CaF2和30%Al203，两种钢的热处理工艺为：1000℃油淬+660℃回火。3.根据权利要求1所述的原位TiC弥散强化420不锈钢，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪，
申请(专利权)人：吴迪，
类型：发明
国别省市：辽宁,21