專利名稱：一種鑄造耐蝕耐磨鈷基合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈷基合金，具體為一種鑄造耐蝕耐磨鈷基合金。
背景技術(shù)：
目前生產(chǎn)的鈷基合金，主要成分為Co-Cr-W-C型四元合金，盡管其具有耐磨、耐腐蝕的較好性能，但在各種強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中，其使用性能不令人滿意。在某些工業(yè)領(lǐng)域中需要具有高抗腐蝕性能、高耐磨性能，同時(shí)具有高強(qiáng)度和韌性的合金，如切斷刀是水流式化纖切斷機(jī)的關(guān)鍵部件，其使用條件如下切斷物料人造纖維素；接觸介質(zhì)酸性水介質(zhì)，PH值為2，H2SO4濃度10～15g/L，Na2SO4濃度20～30g/L，H2S微量，Cl-200ppm；工作溫度80～90℃；負(fù)荷性質(zhì)脈沖負(fù)荷，切割頻率200次/分，連續(xù)運(yùn)行使用。
某化纖工業(yè)總公司是近年組建的，全套設(shè)備從澳地利進(jìn)口，已投入生產(chǎn)，其中水流式切斷機(jī)的關(guān)鍵部件切斷刀價(jià)格昂貴、消耗量大。目前國內(nèi)化纖行業(yè)所用國產(chǎn)刀多為鈷基合金，盡管工作溫度很低(40～55℃)，但壽命一直不盡人意，多年來，人們對(duì)切斷刀的材質(zhì)曾采用過多種方法，致力于提高切斷刀使用性能和壽命，未見成效，其中一類如司太立6等合金，其不足之處是材質(zhì)磨損很快，甚至磨刀時(shí)出現(xiàn)卷刃，說明材質(zhì)硬度不足；另一類合金，其不足之處是在試用時(shí)刃部出現(xiàn)鋸齒，說明材質(zhì)韌性較差，無法使用。而國外進(jìn)口切斷刀為鈷基變形材，在國內(nèi)生產(chǎn)條件下使用，常出現(xiàn)點(diǎn)蝕，不能達(dá)到合同給出的壽命，因此，急需研制一種新材料，解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有較高的強(qiáng)度和韌性、成本較低的鑄造耐蝕耐磨鈷基合金，它可以用于制造水流式化纖切斷機(jī)上的關(guān)鍵部件切斷刀。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種鑄造耐蝕耐磨鈷基合金，其合金成分的重量百分?jǐn)?shù)為C 1.0～2.5；Cr 20～35；W 5～20；Mo 1～6；Nb 1～8；Cu 0.5～2.0；Si 0.5～3.0；Ni 2～15；Co 35～65。
所述鑄造耐蝕耐磨鈷基合金，其合金成分的重量百分?jǐn)?shù)還可以為C 1.5～2.5；Cr 28～35；W 5～15；Mo 1～4；Nb 1～6；Cu 1.0～2.0；Si 0.5～2.0；Ni 5～15；Co 35～50。
本發(fā)明是這樣設(shè)計(jì)的碳是合金中重要元素，合金硬度大體上是隨碳含量的增加而提高，為使合金具高硬度，選擇M7C3強(qiáng)化，所以必須保證足夠數(shù)量的碳，其重量百分?jǐn)?shù)為1.0～2.5；鉻具有雙重作用，一是固溶到鈷基體中，提高基體強(qiáng)度和耐蝕性；二是生成碳化物M7C3，提高耐磨性；鎢、鉬、鈮、鎳等元素可以強(qiáng)化基體，其中鎢、鉬、鈮參與形成碳化物，增加強(qiáng)化相數(shù)量，提高耐磨性；鎳能改善合金韌性，并可以替代一部分鈷，從而降低合金成本；硅能改善液態(tài)金屬流動(dòng)性，合金中含有少量的硅，可以提高鑄件質(zhì)量，其重量百分?jǐn)?shù)為0.5～3；銅能提高合金耐蝕性，具有一定抗氯離子腐蝕作用；但銅的加入也可能對(duì)材料的加工性及熱處理等帶來不利的影響，其重量百分?jǐn)?shù)為0.5～2；鈷是構(gòu)成本發(fā)明的基礎(chǔ)合金元素，通過其難熔性能(熔化點(diǎn)為1495℃)，有助于基質(zhì)的內(nèi)在機(jī)械強(qiáng)度，本發(fā)明采用合金元素鎳部分替代鈷，從而可以降低鈷的加入量，節(jié)約成本，其重量百分?jǐn)?shù)為35～65。
本發(fā)明的有益效果是1.耐蝕耐磨性能好，使用壽命長。本發(fā)明設(shè)計(jì)的鈷基合金成分范圍，可以確保其具有優(yōu)異的耐蝕耐磨性能，其平均硬度值(HRC)可達(dá)到48左右；另外，它可以用于制造水流式化纖切斷機(jī)上的切斷刀，其在國內(nèi)生產(chǎn)條件下使用，平均腐蝕率為-0.018g/M2·h，基本無均勻腐蝕，亦無點(diǎn)蝕，其使用壽命比進(jìn)口件高出20％。
2.成本低。本發(fā)明采用合金元素鎳部分替代鈷，鈷含量下限突破了國內(nèi)外現(xiàn)有牌號(hào)，從而節(jié)省了作為戰(zhàn)略物資的昂貴金屬鈷，大大降低了合金成本。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1金相組織圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例2金相組織圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例和附圖進(jìn)一步詳述本發(fā)明。合金的熔煉在真空感應(yīng)爐中完成，經(jīng)精密鑄造成切斷刀，具體如下1.合金化學(xué)成分如表1所示(重量百分?jǐn)?shù))表1

2.合金熱處理、硬度如表2所示表2

如圖1、圖2所示實(shí)施例1和實(shí)施例2金相組織(100×)，其合金基體為面心立方結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化相主要為M7C3和碳化鈮等；3.合金耐蝕性如下腐蝕介質(zhì)10g/L H2SO4+30g/L Na2SO4，PH＝1.3；實(shí)驗(yàn)溫度100℃；實(shí)驗(yàn)時(shí)間16h；平均腐蝕率-0.018g/M2·h，基本無均勻腐蝕，亦無點(diǎn)蝕。
4.現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況如下在相同條件下，進(jìn)口刀使用壽命為250萬次(使用過程中出現(xiàn)點(diǎn)蝕)，采用本發(fā)明的切斷刀使用壽命在300萬次以上，其使用壽命提高20％；這樣減少了換刀次數(shù)，不但提高了生產(chǎn)效率，還保證了產(chǎn)品質(zhì)量，且價(jià)格便宜，約為進(jìn)口刀的50％，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
權(quán)利要求
1.一種鑄造耐蝕耐磨鈷基合金，其特征在于其合金成分的重量百分?jǐn)?shù)為C1.0～2.5Cr20～35W5～20Mo1～6Nb1～8Cu0.5～2.0Si0.5～3.0Ni2～15Co35～65。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鑄造耐蝕耐磨鈷基合金，其特征在于所述合金成分重量百分?jǐn)?shù)為C 1.5～2.5Cr 28～35W 5～15Mo 1～4Nb 1～6Cu 1.0～2.0Si 0.5～2.0Ni 5～15Co 35～50。
全文摘要
本發(fā)明涉及鈷基合金，具體為一種鑄造耐蝕耐磨鈷基合金，其特征在于其合金成分的重量百分?jǐn)?shù)為C 1.0～2.5；Cr 20～35；W 5～20；Mo 1～6；Nb 1～8；Cu 0.5～2.0；Si 0.5～3.0；Ni 2～15；Co 35～65。本發(fā)明設(shè)計(jì)的鈷基合金成分范圍，可以確保其具有優(yōu)異的耐蝕耐磨性能，其平均硬度值(HRC)可達(dá)到48左右，它可以用于制造水流式化纖切斷機(jī)上的切斷刀，其在國內(nèi)生產(chǎn)條件下使用，基本無均勻腐蝕，亦無點(diǎn)蝕，其使用壽命比進(jìn)口件高出20％；另外，本發(fā)明采用合金元素鎳部分替代鈷，大大降低了合金成本。
文檔編號(hào)C22C19/07GK1417360SQ0113341
公開日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2001年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月7日
發(fā)明者魏翔云, 張亞東, 趙健 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院金屬研究所