一种气阀用高硬度3J40合金棒材及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种气阀用高硬度3J40合金棒材及其制造方法，该气阀用高硬度3J40合金棒材晶粒度为细于5级且级差在2级以内，无条带晶粒；同时棒材力学性能稳定，且硬度HV≥370。且硬度HV≥370。且硬度HV≥370。

【技术实现步骤摘要】
一种气阀用高硬度3J40合金棒材及其制造方法


[0001]本专利技术涉及镍基高温合金材料制造领域，特别是一种气阀用高硬度3J40合金棒材及其制造方法。

技术介绍

[0002]3J40是Ni
‑
Cr基合金材料，一方面由于其Cr含量和Al含量较高，使得该合金具有硬度高和耐磨性好的特点；因而广泛应用于机械仪表等轴尖零部件。另一方面，该合金材料热塑性较差，热加工成型难度较大，大规格合金棒材暂未有成功生产的先例。
[0003]气阀合金主要用于制造内燃机阀门等零部件，使用环境非常苛刻，对合金材料的硬度要求更高，高硬度意味着材料有更好的耐磨性。现有的Nimonic 80A气阀钢材料已经越来越无法满足高端客户的使用要求。本次试制的高硬度3J40合金棒材，铬含量40％左右，极高的铬含量意味着该材料的耐腐蚀性能更为优异，同时富铬的α
‑
Cr相可以增加基体硬度；铝含量3.3％，作为强化物生成元素，较高的铝含量的进一步提高了材料的基体硬度。
[0004]在实际生产中，如何有效的控制3J40合金成分均匀性，减少合金的偏析程度，进一步提高该合金的热加工塑性是亟需解决的技术难点。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种气阀用高硬度3J40合金棒材及其制造方法，该气阀用高硬度3J40合金棒材晶粒度为细于5级且级差在2级以内，无条带晶粒；同时棒材力学性能稳定，且硬度HV≥370。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供的气阀用高硬度3J40合金棒材，其化学成分及其重量百分比包括：
[0007]C：≤0.03％；
[0008]Si：≤0.2％；
[0009]Mn：≤0.1％；
[0010]P：≤0.01％；
[0011]S：≤0.01％；
[0012]Cu：≤0.5％；
[0013]Fe：≤1.0％；
[0014]Al：3.2～3.6％；
[0015]Cr：39.0～41.0％；
[0016]Ni：余量。
[0017]进一步，该气阀用高硬度3J40合金棒材晶粒度为细于5级且级差在2级以内，无条带晶粒；同时棒材力学性能稳定，且硬度HV≥370。
[0018]一种气阀用高硬度3J40合金棒材的制造方法，包括如下步骤：
[0019]配料
→
真空感应熔炼
→
浇注电极
→
热送退火
→
电极表面处理
→
保护气氛电渣重
熔
→
钢锭均匀化退火
→
锻造开坯
→
修磨
→
锻造成品
→
固溶处理
→
矫直磨光
→
无损检验。
[0020]进一步，热送退火包括：电极浇注完成后，高温脱模，送加热炉进行退火，降低电极组织应力；加热炉温度650℃，电极进炉后，然后随炉升温3h到1180 ℃，保温2h，炉冷到800℃，出炉空冷。
[0021]进一步，均匀化退火包括：电渣重熔结束后，进行均匀化退火，减少成分偏析，使得组织更加均匀；电渣锭规格为Ф375；电渣锭退火温度为1190℃，保温 36h。
[0022]进一步，锻造开坯包括：均匀化退火结束后，进行锻造开坯，开坯规格为 140
‑
180方。
[0023]进一步，修磨包括：将方坯表面的缺陷修磨干净，无裂纹缺陷。
[0024]进一步，锻造成品包括：修磨干净的方坯，重新回炉加热，加热温度 1100
‑
1120℃，根据生产要求锻造成品，获得成品棒材。
[0025]进一步，固溶处理包括：成品棒材锻造结束后，进行固溶处理，降低残余应力，使强化元素充分溶解到基体中，以得到过饱和固溶体。
[0026]进一步，无损检验包括：磨光棒材逐支进行超声波探伤检验，验收级别按照 GB/T 4162中AA级进行。
[0027]专利技术的技术效果：本专利技术的气阀用高硬度3J40合金棒材及其制造方法，相对于现有技术，在高硬度3J40合金冶炼制得钢锭的过程中，首先采用金属铬、电解镍、纯铝等原材料进行冶炼，减少钢中的杂质元素；电极高温脱模，脱模后进行热送退火；电渣结束的钢锭进行高温长时的均匀化退火处理，减缓偏析，得到的坯料组织更加均匀；合金电极浇注完成后，进行热送退火，防止电极组织应力过大，电渣生产中发生开裂；固溶处理可以降低材料，降低残余应力，使强化元素充分溶解到基体中，以得到过饱和固溶体。
附图说明
[0028]下面结合说明书附图对本专利技术作进一步详细说明：
[0029]图1是实施例1中第1批气阀用高硬度3J40棒材的晶粒度金相照片图；
[0030]图2是实施例1中第2批气阀用高硬度3J40棒材的晶粒度金相照片图；
具体实施方式
[0031]实施例1
[0032]本实施例制了2批气阀用高硬度3J40合金棒材，均经过配料
→
真空感应熔炼
→
浇注电极
→
热送退火
→
电极表面处理
→
保护气氛电渣熔炼
→
钢锭扩散退火
→
锻造开坯
→
修磨
→
锻造成品
→
固溶热处理
→
矫直磨光
→
无损检验。
[0033]将冶炼得到的实施例钢锭进行均匀化退火，得到成分均匀，塑性较好的钢锭。获得的钢锭化学成分见下表1。
[0034]表1实施例得到的钢锭化学成分检测结果
[0035][0036]将冶炼得到的实施例钢锭进行锻制，得到规格为140
‑
180规格的锻造毛坯。
[0037]将锻造毛坯修磨干净后，再加热后进行锻造成品，加热温度控制1100～1120 ℃，控制末火总变形量50
‑
70％，一火成型，得到直径为Ф60
‑
Ф120的锻造圆坯。
[0038]将得到的锻造圆坯进行1020
±
10℃保温1h，水冷的固溶热处理，然后校直磨光，直至表面没有划伤、裂纹、起皮等缺陷。
[0039]对热处理后的棒材进行取样，标注编号，在试样热处理箱式炉中将试样加热至800℃士10℃，保温24h，空冷；对得到的试样分别进行晶粒度检测及室温拉伸性能检测；晶粒度测试结果见图1，力学性能检测结果见表2。
[0040]表2实施例得到的气阀用高硬度3J40棒材室温拉伸及硬度晶粒度检测结果
[0041][0042]作为对比，现有技术中较为接近的GH80A棒材，其室温拉伸及硬度和晶粒度检测结果参见表3，由表3所得结果可知，3J40棒材在晶粒度、硬度、室温拉伸性能均优于现有的GH80A棒材。
[0043]表3GH80A棒材室温拉伸及硬度和晶粒度检测结果
[0044本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气阀用高硬度3J40合金棒材，其特征在于，其化学成分及其重量百分比包括：C：≤0.03％；Si：≤0.2％；Mn：≤0.1％；P：≤0.01％；S：≤0.01％；Cu：≤0.5％；Fe：≤1.0％；Al：3.2～3.6％；Cr：39.0～41.0％；Ni：余量。2.根据权利要求1所述的气阀用高硬度3J40合金棒材，其特征在于，其晶粒度为细于5级且级差在2级以内，无条带晶粒，且硬度HV≥370。3.根据权利要求1或2所述的气阀用高硬度3J40合金棒材的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：配料
→
真空感应熔炼
→
浇注电极
→
热送退火
→
电极表面处理
→
保护气氛电渣重熔
→
钢锭均匀化退火
→
锻造开坯
→
修磨
→
锻造成品
→
固溶处理
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矫直磨光
→
无损检验。4.根据权利要求3所述的气阀用高硬度3J40合金棒材的制造方法，其特征在于，热送退火包括：电极浇注完成后，高温脱模，送加热炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛福祥，束文武，梁小刚，王林涛，张建国，
申请(专利权)人：江苏图南合金股份有限公司，
类型：发明
国别省市：