一种含碳氮锰钴铬钼合金的熔炼方法技术

一种含碳氮锰钴铬钼合金的熔炼方法，包括原料预处理、烘炉处理、合金装炉、抽真空洗炉、感应加热、氩气分压、感应熔炼、添加合金元素熔炼、停炉浇注的步骤，在加料时使钴块、铬块、钼块和碳粒在坩埚内自下至上分为四层，在熔炼时通过氩气回填压力减少真空负压下的合金熔液中元素的挥发，同时采用真空感应熔炼中电磁搅拌的方法实现含碳氮锰钴铬钼合金成分的均匀性，采用全过程创新熔炼理念，通过设计制定合理的合金加料顺序、加料时间、熔炼时间及氩气回填压力与回填时间，在保证合金熔炼不挥发的情况下实现成分的均匀性，防止合金中易挥发元素烧损，便于精确控制钴铬钼合金中碳氮锰含量，能够制备高品质、高纯净度的钴铬钼合金铸锭产品。锭产品。

【技术实现步骤摘要】
一种含碳氮锰钴铬钼合金的熔炼方法


[0001]本专利技术涉及钴铬钼合金熔炼领域，尤其涉及一种含碳氮锰钴铬钼合金的熔炼方法。

技术介绍

[0002]钴铬钼合金由于其具有高耐磨及生物相容性好等特点被广泛应用于人体关节植入物产品，同时为了提高该合金的耐磨性及综合力学性能，需要在合金中添加一定含量的碳、氮、锰元素，而该几种元素在合金熔炼过程中易挥发，致使合金的成分难以控制。目前钴铬钼合金熔炼主要采用镁砂陶瓷坩埚感应熔炼的方法制备合金铸锭，首先选好所需要用到的原材料钴、铬、钼、硅、锰等元素材料，然后一起加入坩埚中抽真空熔炼，当真空度达到一定值时进行感应熔炼，将融化后的合金液倾注成型铸锭用钢模中，进而制备钴铬钼合金铸锭。该种熔炼工艺容易使合金中易挥发元素烧损，造成铸锭合金成分偏差较大，不能有效满足产品的高稳定、高性能的要求。

技术实现思路

[0003]为解决钴铬钼合金熔炼时容易使易挥发元素烧损，造成铸锭合金成分偏差较大的问题，本专利技术提供了一种含碳氮锰钴铬钼合金的熔炼方法。
[0004]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种含碳氮锰钴铬钼合金的熔炼方法，包括以下步骤：步骤一、原料预处理按比例称取钴块、铬块、钼块、碳粒、锰片和氮化铬作为合金原料，然后对合金原料进行烘干处理；步骤二、烘炉处理将坩埚放入真空感应熔炼炉，然后开启真空感应熔炼炉的电源，将电源功率调至10～30kw对坩埚进行烘干处理，然后关闭真空感应熔炼炉的电源并将坩埚取出；步骤三、合金装炉将步骤一烘干后的钴块、铬块、钼块和碳粒依次放入步骤二烘干后的坩埚内，使钴块、铬块、钼块和碳粒在坩埚内自下至上分为四层，并将步骤一烘干后的锰片和氮化铬放入真空感应熔炼炉的加料箱中待添加使用；步骤四、抽真空洗炉通过真空泵对真空感应熔炼炉内抽真空，使炉腔内真空度≤0.5Pa，然后关闭真空泵，并打开真空感应熔炼炉的氩气充压阀，向真空感应熔炼炉内充入氩气，直至炉腔内的氩气压力达到10～20kpa，然后关闭氩气充压阀，再次对真空感应熔炼炉内抽真空，循环多次以确保炉腔内无氧化性气体；步骤五、感应加热保持真空感应熔炼炉内处于抽真空状态，开启真空感应熔炼炉的电源，使真空感
应熔炼炉内温度升至800～1000℃，保温3～5min；步骤六、氩气分压关闭真空泵，并打开真空感应熔炼炉的氩气充压阀，向真空感应熔炼炉内充入氩气，直至炉腔内的氩气压力达到10～20kpa；步骤七、感应熔炼提升真空感应熔炼炉的电源功率，对坩埚内的合金原料进行加压熔炼，使坩埚内的合金原料熔化成合金液体，然后继续熔炼10～15min，从而通过电磁力使合金液体在坩埚内搅拌翻腾至成分均匀状态；步骤八、添加合金元素熔炼将步骤三放入加料箱中的锰片和氮化铬添加至坩埚内，熔炼10～15min，使锰片和氮化铬全部熔化，并使含有锰和氮化铬的合金液体在坩埚内搅拌翻腾至成分均匀状态；步骤九、停炉浇注关闭真空感应熔炼炉的电源，开启真空感应熔炼炉，将合金液体从坩埚浇注至模具型腔内，制备出含碳氮锰钴铬钼合金产品。
[0005]优选的，步骤一中，将合金原料放入烘箱中进行烘干处理，烘干温度为150℃，保温4h。
[0006]优选的，步骤二中，控制真空感应熔炼炉内温度为250～300℃，保温2h。
[0007]根据上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术在加料时使钴块、铬块、钼块和碳粒在坩埚内自下至上分为四层，在熔炼时通过氩气回填压力减少真空负压下的合金熔液中元素的挥发，同时采用真空感应熔炼中电磁搅拌的方法实现含碳氮锰钴铬钼合金成分的均匀性，即本专利技术采用全过程创新熔炼理念，通过设计制定合理的合金加料顺序、加料时间、熔炼时间及氩气回填压力与回填时间，在保证合金熔炼不挥发的情况下实现成分的均匀性，防止合金中易挥发元素烧损，便于精确控制钴铬钼合金中碳氮锰含量，能够制备高品质、高纯净度的钴铬钼合金铸锭产品。
具体实施方式
[0008]一种含碳氮锰钴铬钼合金的熔炼方法，包括以下步骤：步骤一、原料预处理按比例称取钴块、铬块、钼块、碳粒、锰片和氮化铬作为合金原料，将合金原料放入烘箱中进行烘干处理，烘干温度为150℃，保温4h。
[0009]步骤二、烘炉处理将坩埚放入真空感应熔炼炉，然后开启真空感应熔炼炉的电源，将电源功率调至10～30kw对坩埚进行烘干处理，控制真空感应熔炼炉内温度为250～300℃，保温2h，然后关闭真空感应熔炼炉的电源并将坩埚取出。
[0010]步骤三、合金装炉将步骤一烘干后的钴块、铬块、钼块和碳粒依次放入步骤二烘干后的坩埚内，使钴块、铬块、钼块和碳粒在坩埚内自下至上分为四层，并将步骤一烘干后的锰片和氮化铬放入真空感应熔炼炉的加料箱中待添加使用。
[0011]步骤四、抽真空洗炉
通过真空泵对真空感应熔炼炉内抽真空，使炉腔内真空度≤0.5Pa，然后关闭真空泵，并打开真空感应熔炼炉的氩气充压阀，向真空感应熔炼炉内充入氩气，直至炉腔内的氩气压力达到10～20kpa，然后关闭氩气充压阀，再次对真空感应熔炼炉内抽真空，循环多次以确保炉腔内无氧化性气体。
[0012]步骤五、感应加热保持真空感应熔炼炉内处于抽真空状态，开启真空感应熔炼炉的电源，使真空感应熔炼炉内温度升至800～1000℃，保温3～5min。
[0013]步骤六、氩气分压关闭真空泵，并打开真空感应熔炼炉的氩气充压阀，向真空感应熔炼炉内充入氩气，直至炉腔内的氩气压力达到10～20kpa。
[0014]步骤七、感应熔炼提升真空感应熔炼炉的电源功率，对坩埚内的合金原料进行加压熔炼，使坩埚内的合金原料熔化成合金液体，然后继续熔炼10～15min，从而通过电磁力使合金液体在坩埚内搅拌翻腾至成分均匀状态。
[0015]步骤八、添加合金元素熔炼将步骤三放入加料箱中的锰片和氮化铬添加至坩埚内，熔炼10～15min，使锰片和氮化铬全部熔化，并使含有锰和氮化铬的合金液体在坩埚内搅拌翻腾至成分均匀状态。
[0016]步骤九、停炉浇注关闭真空感应熔炼炉的电源，开启真空感应熔炼炉，将合金液体从坩埚浇注至模具型腔内，制备出含碳氮锰钴铬钼合金产品。
[0017]实施例1：15KgCo
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28Cr
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6Mo
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0.1C
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0.1N
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0.5Mn合金铸锭熔炼制备。
[0018]第一步、秤取原材料：按照Co
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28Cr
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6Mo
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0.1C
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0.1N
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0.5Mn合金各元素占比情况，配备15kg该合金，需称取9.795Kg钴、4.086kg铬、0.9kg钼、0.018kg碳粒、0.135kg氮化铬（氮含量12%）、0.8kg锰。
[0019]第二步、合金烘干处理：将步骤一中所称取的钴块、铬块、钼块、锰片及氮化铬放入清洁托盘并放入烘箱中进行烘干处理，烘干温度及时间为150℃保温4h。
[0020]第三步、烘炉处理：打开真空感应熔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含碳氮锰钴铬钼合金的熔炼方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、原料预处理按比例称取钴块、铬块、钼块、碳粒、锰片和氮化铬作为合金原料，然后对合金原料进行烘干处理；步骤二、烘炉处理将坩埚放入真空感应熔炼炉，然后开启真空感应熔炼炉的电源，将电源功率调至10～30kw对坩埚进行烘干处理，然后关闭真空感应熔炼炉的电源并将坩埚取出；步骤三、合金装炉 将步骤一烘干后的钴块、铬块、钼块和碳粒依次放入步骤二烘干后的坩埚内，使钴块、铬块、钼块和碳粒在坩埚内自下至上分为四层，并将步骤一烘干后的锰片和氮化铬放入真空感应熔炼炉的加料箱中待添加使用；步骤四、抽真空洗炉通过真空泵对真空感应熔炼炉内抽真空，使炉腔内真空度≤0.5Pa，然后关闭真空泵，并打开真空感应熔炼炉的氩气充压阀，向真空感应熔炼炉内充入氩气，直至炉腔内的氩气压力达到10～20kpa，然后关闭氩气充压阀，再次对真空感应熔炼炉内抽真空，循环多次以确保炉腔内无氧化性气体；步骤五、感应加热 保持真空感应熔炼炉内处于抽真空状态，开启真空感应熔炼炉的电源，使真空感应熔炼炉内温度升至800～1000...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟东，刘茵琪，齐辉，曹恒，李渤渤，
申请(专利权)人：洛阳双瑞精铸钛业有限公司，
类型：发明
国别省市：