一种铁基合金及其棒材制备方法技术

本发明专利技术涉及高温合金技术领域，提供一种铁基合金及其棒材制备方法。该铁基合金包括Co19.5％～20.5％，Cr5.8％～6.2％，Mo9.5％～10.5％，C>0.01％且≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。棒材制备方法包括：按照配比对电解钴片、金属铬块、金属钼条、纯铁棒、碳粉进行真空感应熔炼，得合金钢液；对合金钢液高温精炼，得纯净合金钢液；将纯净合金钢液通过浇道浇入合金棒模进行浇钢精炼，得合金铸棒；对合金铸棒进行切割、修磨，得到铁基合金棒材。本发明专利技术能够显著提高铁基合金的耐磨性及加工性能，同时还能够使铁基合金在

【技术实现步骤摘要】
一种铁基合金及其棒材制备方法


[0001]本专利技术涉及高温合金
，尤其是涉及一种铁基合金及其棒材制备方法。

技术介绍

[0002]交通运输、石油、化工及船舶等工业和机械设备中存在高温下承受强烈摩擦磨损和冲击作用下的机械运动零部件，这些机械运动零部件要求材料在高温条件下满足冲击韧性和强度的同时，具有更加优异的耐磨性。现有铁基合金材料通常都能满足冲击韧性和强度的要求，但其耐磨性仍然不够理想，因此，有必要对铁基合金材料的耐磨损性做进一步深入研究，使其满足工业装备更高的需求。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种铁基合金及其棒材制备方法，能够显著提高铁基合金的耐磨性及加工性能，同时还能够使得铁基合金在
‑
100℃～800℃的较宽温度区间内均保持优良的冲击韧性和强度，能够广泛应用于交通运输、石油、化工及船舶等工业和机械设备的机械运动零部件中。
[0004]本专利技术的技术方案为：
[0005]一种铁基合金，按质量百分比计，包括以下组分：
[0006]Co：19.5％～20.5％，
[0007]Cr：5.8％～6.2％，
[0008]Mo：9.5％～10.5％，
[0009]C：>0.01％且≤0.05％，
[0010]余量为Fe及不可避免的杂质。
[0011]进一步的，按质量百分比计，包括以下组分：
[0012]Co：20.0％，
[0013]Cr：6.1％，<br/>[0014]Mo：10.0％，
[0015]C：0.04％，
[0016]余量为Fe及不可避免的杂质。
[0017]进一步的，按质量百分比计，包括以下组分：
[0018]Co：20.0％，
[0019]Cr：5.9％，
[0020]Mo：10.0％，
[0021]C：0.02％，
[0022]余量为Fe及不可避免的杂质。
[0023]一种所述铁基合金的棒材制备方法，包括下述步骤：
[0024]步骤1：按照所述铁基合金中Co、Cr、Mo、Fe、C的质量百分比，将电解钴片、金属铬
块、金属钼条、纯铁棒、碳粉放入真空感应熔炼炉的坩埚中，进行真空感应熔炼，得到合金钢液；
[0025]步骤2：对所述合金钢液进行高温精炼，得到纯净合金钢液；
[0026]步骤3：将所述纯净合金钢液通过浇道浇入合金棒模中进行浇钢精炼，得到合金铸棒；
[0027]步骤4：对所述合金铸棒进行切割、修磨，得到所述铁基合金的棒材。
[0028]进一步的，所述步骤1中，所述电解钴片、金属铬块的外观直径不大于50mm，所述金属钼条、纯铁棒的直径不超过30mm、长度不超过400mm，所述碳粉的粒径不超过60目、质量纯度不小于99.5％。
[0029]进一步的，所述步骤1中，所述真空感应熔炼的化清时间控制在3.0
‑
4.0h、真空度控制在5Pa以下。
[0030]进一步的，所述步骤2中，所述高温精炼的温度控制在1500
‑
1600℃、真空度控制在0.1Pa以下、时间控制在20
‑
40min。
[0031]进一步的，所述步骤3中，所述浇钢精炼的温度控制在1450
‑
1500℃、真空度控制在5Pa以下、浇钢时间控制在2min以内，合金铸棒的直径控制在50
‑
150mm，冷却3
‑
5min后出炉。
[0032]进一步的，所述步骤4中，所述切割包括切割棒头、棒尾且每头切割掉的长度不小于10mm，所述修磨包括修磨棒头、棒尾及棒体且修磨后合金铸棒的表面粗糙度不小于60目。
[0033]本专利技术的有益效果为：
[0034](1)本专利技术通过在铁合金基体中添加Co、Cr、Mo元素，在设计的质量百分比范围内能够形成稳定的化合物，纯度高、氧含量低，显著提高了铁基合金的耐磨性及加工性能，同时还能够使得铁基合金在
‑
100℃～800℃的较宽温度区间内均保持优良的冲击韧性和强度，硬度达到45
‑
65HRC、冲击韧性(U型缺口)达到3.3～4.0J/cm2。
[0035](2)本专利技术通过将电解钴片、金属铬块、金属钼条、纯铁棒、碳粉按照铁基合金中各元素配比后依次进行真空感应熔炼、高温精炼、浇道浇铸及切割、修磨得到铁基合金棒材，并进一步设计了各原料的尺寸及各步骤的时间、温度、真空度等参数，能够利用真空感应熔炼工艺有效去除原料中的氧、氮、氢气体杂质以及低熔点、易挥发元素，同时完成合金化，促进了合金的均质化，有效避免了Cr及C元素的大量烧损，并尽可能避免引入杂质元素，有效保证了铁基合金中Co、Cr、Mo、Fe、C的组成含量，得到的铁基合金同时具备高温条件下较高的冲击韧性、强度和优异的耐磨性。
具体实施方式
[0036]下面将结合具体实施方式，对本专利技术作进一步描述。
[0037]实施例一
[0038]本实施例一中，本专利技术的铁基合金按质量百分比计包括以下组分：Co：20.0％，Cr：6.1％，Mo：10.0％，C：0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0039]本实施例一中，本专利技术的铁基合金的棒材制备方法，包括下述步骤：
[0040]步骤1：按照所述铁基合金中Co、Cr、Mo、Fe、C的质量百分比，将电解钴片、金属铬块、金属钼条、纯铁棒、碳粉放入真空感应熔炼炉的坩埚中，进行真空感应熔炼，得到合金钢液；所述电解钴片、金属铬块的外观直径不大于50mm，所述金属钼条、纯铁棒的直径不超过
30mm、长度不超过400mm，所述碳粉的粒径不超过60目、质量纯度不小于99.5％；所述真空感应熔炼的化清时间控制在3.0h、真空度控制在5Pa以下；
[0041]步骤2：对所述合金钢液进行高温精炼，得到纯净合金钢液；所述高温精炼的温度控制在1550℃、真空度控制在0.1Pa以下、时间控制在20min；
[0042]步骤3：将所述纯净合金钢液通过浇道浇入合金棒模中进行浇钢精炼，得到合金铸棒；所述浇钢精炼的温度控制在1490℃、真空度控制在5Pa以下、浇钢时间控制在2min以内，合金铸棒的直径控制在50mm，冷却5min后出炉；
[0043]步骤4：对所述合金铸棒进行切割、修磨，得到所述铁基合金的棒材；所述切割包括切割棒头、棒尾且每头切割掉的长度不小于10mm，所述修磨包括修磨棒头、棒尾及棒体且修磨后合金铸棒的表面粗糙度为60目。
[0044]经检测，本实施例一制备的Co
‑
Cr
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Mo
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Fe
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C合金棒材中氧的质量含量为20ppm，室温硬度为65HRC，冲击韧性(U型缺口)为4.0J/cm2。
[0045]实施例二
[0046]本实施例二中，本专利技术的铁基合金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁基合金，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：Co：19.5％～20.5％，Cr：5.8％～6.2％，Mo：9.5％～10.5％，C：&gt;0.01％且≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的铁基合金，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：Co：20.0％，Cr：6.1％，Mo：10.0％，C：0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的铁基合金，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：Co：20.0％，Cr：5.9％，Mo：10.0％，C：0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质。4.一种权利要求1至3中任一项所述的铁基合金的棒材制备方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤1：按照所述铁基合金中Co、Cr、Mo、Fe、C的质量百分比，将电解钴片、金属铬块、金属钼条、纯铁棒、碳粉放入真空感应熔炼炉的坩埚中，进行真空感应熔炼，得到合金钢液；步骤2：对所述合金钢液进行高温精炼，得到纯净合金钢液；步骤3：将所述纯净合金钢液通过浇道浇入合金棒模中进行浇钢精炼，得到合金铸棒；步骤4：对所述合金铸棒进行切割、修磨，得到所述铁基合金的棒材。5.根据权利要求4所述的铁基合金的棒材制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述电解钴片、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭军，周文政，陈韩锋，卢苏君，张东，王雪连，马磊，昝斌，秦昭勇，
申请(专利权)人：金川集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：