一種鐵合金制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鐵合金制備方法，按配料將三分之一重量的鐵、全部重量的錳、全部重量的鋁及二分之一重量的鉻，放入熔煉爐中熔化，并升溫至1250-1350℃后，保溫0.5-1小時后降溫200-350℃；然后依次加入余下重量的鉻、全部重量的鉬、鎳、鈦、鋯、硼及鈷后再升溫至1250-1350℃；然后再加入余下重量的鐵、全部重量的碳、碲、硅及鈰后維持1250-1350℃溫度1-2小時，再經(jīng)過澆鑄、退火、淬火及回火處理得到耐磨性鐵合金。鋁在合金液中組織晶粒會出現(xiàn)過渡生長，同錳和鉻形成類似骨架結(jié)構(gòu)，后加入的元素是以填充方式進(jìn)入到熔液中。
【專利說明】一種鐵合金制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬鑄造領(lǐng)域，指一種鐵合金制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)機(jī)械等領(lǐng)域，為了提高加工速度及減少加工工序，許多部件采用鑄造方式加工，特別是對一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件，采用機(jī)械加工的工序非常復(fù)雜。鑄造加工能夠一次性成型，一直得到廣泛應(yīng)用。
[0003]另一方面，采用鑄造加工方式，能夠根據(jù)待加工產(chǎn)品的需要進(jìn)行合金性能的調(diào)整，即通過改變合金中的材料組成來改善合金中的某些性能。現(xiàn)技術(shù)的鑄造工藝中，為了改善或提高合金中的某項性能，一般是通過添加具有改善或提高這些性能的元素來實現(xiàn)，而這些能夠改善性能的元素大部分屬于貴金屬元素或稀土元素，導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)成本提高。
[0004]如何能夠通過采用一些價格低的元素來替代貴金屬或稀土元素在合金中的性能是本領(lǐng)域技術(shù)人員面對的課題。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)提出的采用價格低的元素替代貴金屬或稀土元素的制備方法，技術(shù)方案是:
[0006]一種高耐磨性鐵合金材料制備方法:
[0007]配料，按重量百分比包括有，0.8-1.2%的碳、0.6-0.65%的硅、1.1-1.3%的猛、1.4-1.6 % 的鉻、0.1-0.2 % 的鑰、0.05-0.1 % 的鎳、0.8-1.2 % 的鋁、0.3-0.5 % 的銅、0.02-0.03 % 的鈦、0.03-0.06 % 的釩、0.0005-0.001 % 的鈰、0.002-0.003 % 的硼、0.03-0.05%的鈷，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)進(jìn)行配料；
[0008]將經(jīng)過計算得到的上述組成中的鐵、硅、錳首先放入熔煉爐中熔化，然后依次加入鉻、鑰、鎳鈷鐵合金、鈦鐵合金、硼、銅、釩鐵合金、鈰鐵合金，并升溫到1250-1350°C后加入招，保溫1-2小時；
[0009]將得到的合金液在1100-1150°C下進(jìn)行澆鑄，冷卻到300-350°C后進(jìn)行退火處理；將澆鑄后的產(chǎn)品置于870-890°C的退火爐中，保溫3-5小時出爐，采用空氣冷卻，空冷速度不超過1.2°C/分鐘；
[0010]淬火處理,置于930-950的淬火爐中，保溫2小時后進(jìn)行淬火液恒溫淬火處理，溫度到180-200°C時進(jìn)行回火處理；
[0011]回火處理，在溫度為250±10°C的回火爐中保溫2.5小時后自然冷卻；并且淬火分二個階段，第一個階段為等溫淬火，淬火速度為15-20/分鐘；當(dāng)溫度下降到600-650°C時采用第二階段淬火，淬火速度為3-5°C /秒。
[0012]通過以上技術(shù)方案生產(chǎn)的鐵合金，其抗拉強(qiáng)度超過2000MPa;屈服強(qiáng)度達(dá)到1500-1800MPa ;硬度大于 95-102HRC。
[0013]通過上述技術(shù)方案所得到的鐵合金的耐磨性能較高，完全能夠起到用價格低的元素來替代貴金屬及部分稀土的效果，但是再提高鐵合金的性能如抗拉強(qiáng)度或屈服強(qiáng)度及硬度等，上述技術(shù)方案就無法實現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的是對現(xiàn)有技術(shù)的制備方法提供改進(jìn)技術(shù)方案，通過本技術(shù)方案，在不改變鐵合金材料組成的情況下，能夠提高鐵合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及硬度。
[0015]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0016]—種鐵合金制備方法，
[0017]熔煉，按配料將三分之一重量的鐵、全部重量的錳、全部重量的鋁及二分之一重量的鉻，放入熔煉爐中熔化，在升溫過程中，在700°C以下時采用的是加速度為1°C /分鐘的形式升溫，當(dāng)溫度在700-1350°C時，是以700°C時的升溫速度勻速升溫，保溫0.5-1小時后使溫度降低200-350°C ;然后依次加入余下重量的鉻、全部重量的鑰、鎳、鈦、鋯、硼及鈷后再升溫至1250-1350°C ;然后再加入余下重量的鐵、全部重量的碳、碲、硅及鈰后維持1250-1350°C溫度 1-2 小時；
[0018]澆鑄，將鑄模加熱到500-700°C，將合金液在1100-1150°C下進(jìn)行恒溫澆鑄，勻速冷卻到300-350°C后進(jìn)行退火處理；
[0019]退火，將澆鑄后的產(chǎn)品置于870-890°C的退火爐中，保溫3_5小時出爐，采用空氣冷卻，空冷速度不超過1.(TC /分鐘；
[0020]淬火，置于930_950°C的淬火爐中，保溫2小時后進(jìn)行淬火液恒溫淬火處理，溫度到180-200°C時進(jìn)行回火處理；
[0021]回火，在溫度為250±10°C的回火爐中保溫5-10小時后自然冷卻。
[0022]所述配料按重量百分比為，0.8-1.2%的碳、0.6-0.65%的硅、1.1-1.3 %的猛、1.4-1.6 % 的鉻、0.1-0.2 % 的鑰、0.05-0.1 % 的鎳、0.8-1.2 % 的鋁、0.3-0.5 % 的銅、0.02-0.03 % 的鈦、0.01-0.03 % 的碲、0.03-0.06 % 的鋯、0.0005-0.001 % 的鈰、0.002-0.003%的硼、0.03-0.05%的鈷，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
[0023]所述的鈦是以鈦鐵合金方式加入，所述鈦鐵合金含有10%重量比的鈦。
[0024]所述的鈰是以鈰鐵合金方式加入，所述鈰鐵合金含有15%重量百分比的鈰。
[0025]所述淬火液為油性淬火液。
[0026]淬火液在淬火時保持溫度在160_180°C之間。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:
[0028]本申請的技術(shù)方案，通過對熔煉階段的改進(jìn)，首先熔煉錳、鋁及鉻和部分的鐵，這樣的結(jié)果是，鋁在合金液中組織晶粒會出現(xiàn)過渡生長，同錳和鉻形成類似骨架結(jié)構(gòu)，然后，后加入的元素是以填充方式進(jìn)入到熔液中，這樣的結(jié)構(gòu)會使得后加入的鉻、鑰、鎳、鈦、鋯、硼及鈷與先期鐵、錳、鉻及鋁形成的骨架結(jié)構(gòu)形成交聯(lián)，最后由鐵、碳、碲、硅及鈰充滿整個組織。
[0029]這一技術(shù)方案同按【背景技術(shù)】中的熔煉方式或傳統(tǒng)的全部組成一起熔煉方式相比，現(xiàn)技術(shù)的組織體內(nèi)的結(jié)構(gòu)是多種元素全部均勻分布的方式存在于組織體內(nèi)，而這樣的結(jié)構(gòu)并不能形成完整的骨架，各部分之間的聯(lián)結(jié)是松散的，因此，耐磨性能同本申請的這一技術(shù)方案相比要低。
[0030]另一方面，本申請在澆鑄過程中，采用高鑄模溫度的技術(shù)方案，這樣能夠防止在澆鑄過程中，鑄件表面的溫度變化過快，而影響到鐵合金表面部分的組織結(jié)構(gòu)，從而影響到鐵合金的整體性能。

【具體實施方式】
[0031]以下通過實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下的實施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能解釋為是對本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
[0032]本發(fā)明提供一種鐵合金制備方法，
[0033]配料，按重量百分比為，0.8-1.2 %的碳、0.6-0.65 %的硅、1.1-1.3 %的錳、1.4-1.6 % 的鉻、0.1-0.2 % 的鑰、0.05-0.1 % 的鎳、0.8-1.2 % 的鋁、0.3-0.5 % 的銅、0.02-0.03 % 的鈦、0.01-0.03 % 的碲、0.03-0.06 % 的鋯、0.0005-0.001 % 的鈰、
0.002-0.003%的硼、0.03-0.05 %的鈷，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)進(jìn)行配料；其中，所述的鈦是以含有10%重量比的鈦的鈦鐵合金方式加入；所述的鈰是以含有15%重量百分比的鈰鐵合金方式加入。
[0034]熔煉，將三分之一重量的鐵、全部重量的錳、全部重量的鋁及二分之一重量的鉻，放入熔煉爐中熔化，并升溫至1250-1350°C，本實施例中的升溫是采用變速升溫技術(shù)方案，即在700°C以下是，采用的是加速度為1°C /分鐘的形式升溫，當(dāng)溫度在700-1350°C時，是以700°C時的升溫速度勻速升溫，這樣做的目的是利用特定的升溫方式，防止組織體內(nèi)的結(jié)構(gòu)變化過大，而不能夠?qū)崿F(xiàn)本申請的技術(shù)方案。然后，保溫0.5-1小時后降溫200-350°C，此處的降溫是使得形成的鐵鋁錳鉻骨架結(jié)構(gòu)趨穩(wěn)，防止這一骨架結(jié)構(gòu)過渡生長而影響最終鐵合金的性能。然后依次加入余下重量的鉻、全部重量的鑰、鎳、鈦、鋯、硼及鈷后再升溫至1250-13500C ;然后再加入余下重量的鐵、全部重量的碳、碲、硅及鈰后維持1250-1350°C溫度1-2小時；在最后階段加入鈰元素是利用鈰元素對鐵合金的儒化性能，防止鐵合金的硬度過大而屈服強(qiáng)度過高而導(dǎo)致鐵合金的高脆性。
[0035]澆鑄，將鑄模加熱到500-700°C，將合金液在1100-1150°C下進(jìn)行恒溫澆鑄，勻速冷卻到300-350°C后進(jìn)行退火處理；
[0036]退火，將澆鑄后的產(chǎn)品置于870-890°C的退火爐中，保溫3_5小時出爐，采用空氣冷卻，空冷速度不超過1.(TC /分鐘；
[0037]淬火，置于930_950°C的淬火爐中，保溫2小時后進(jìn)行油性淬火液恒溫淬火處理，溫度到180-200°C時進(jìn)行回火處理；淬火液在淬火時保持溫度在160-180°C之間。
[0038]回火，在溫度為250±10°C的回火爐中保溫5-10小時后自然冷卻。
[0039]在要申請的鐵合金中，各組成同現(xiàn)有技術(shù)沒有改變，而僅通過制備方法的改進(jìn)，實現(xiàn)對鐵合金性能的改進(jìn)。
[0040]通過本申請的技術(shù)方案，所生產(chǎn)的鐵合金其拉強(qiáng)度超過2500MPa ;屈服強(qiáng)度達(dá)到1800-2000MPa ;硬度大于 100HRC。
[0041]在本申請的以下實施例中，有區(qū)別的為配料的組成及鑄模溫度的不同，其余的條件基本相同。
[0042]實施例1
[0043]—種鐵合金制備方法，
[0044]配料，按重量百分比為，0.8%的碳、0.6%的硅、1.1 %的錳、1.4%的鉻、0.1%的鑰、0.05%的鎳、0.8%的鋁、0.3%的銅、0.02%的鈦、0.01%的碲、0.03%的鋯、0.0005%的鈰、0.002%的硼、0.03%的鈷，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)進(jìn)行配料；其中，所述的鈦是以含有10%重量比的鈦的鈦鐵合金方式加入；所述的鈰是以含有15%重量百分比的鈰鐵合金方式加入。
[0045]熔煉，將三分之一重量的鐵、全部重量的錳、全部重量的鋁及二分之一重量的鉻，放入熔煉爐中熔化，并升溫至1250-1350°C，本實施例中的升溫是采用變速升溫技術(shù)方案，即在700°C以下是，采用的是加速度為1°C /分鐘的形式升溫，當(dāng)溫度在700-1350°C時，是以700°C時的升溫速度勻速升溫，這樣做的目的是利用特定的升溫方式，防止組織體內(nèi)的結(jié)構(gòu)變化過大，而不能夠?qū)崿F(xiàn)本申請的技術(shù)方案。然后，保溫0.5-1小時后降溫200-350°C，此處的降溫是使得形成的鐵鋁錳鉻骨架結(jié)構(gòu)趨穩(wěn)，防止這一骨架結(jié)構(gòu)過渡生長而影響最終鐵合金的性能。然后依次加入余下重量的鉻、全部重量的鑰、鎳、鈦、鋯、硼及鈷后再升溫至1250-1350°C ;然后再加入余下重量的鐵、全部重量的碳、碲、硅及鈰后維持1250-1350°C溫度1-2小時；在最后階段加入鈰元素是利用鈰元素對鐵合金的儒化性能，防止鐵合金的硬度過大而屈服強(qiáng)度過高而導(dǎo)致鐵合金的高脆性。
[0046]澆鑄，將鑄模加熱到500°C，將合金液在1100-1150°C下進(jìn)行恒溫澆鑄，勻速冷卻到300-350°C后進(jìn)行退火處理；
[0047]退火，將澆鑄后的產(chǎn)品置于870-890°C的退火爐中，保溫3_5小時出爐，采用空氣冷卻，空冷速度不超過1.(TC /分鐘；
[0048]淬火，置于930_950°C的淬火爐中，保溫2小時后進(jìn)行油性淬火液恒溫淬火處理，溫度到180-200°C時進(jìn)行回火處理；淬火液在淬火時保持溫度在160-180°C之間。
[0049]回火，在溫度為250±10°C的回火爐中保溫5-10小時后自然冷卻。
[0050]實施例2
[0051]一種鐵合金制備方法，
[0052]配料，按重量百分比為，1.2%的碳、0.65%的硅、1.3%的錳、1.6%的鉻、0.2%的鑰、0.1 %的鎳、1.2 %的鋁、0.5 %的銅、0.03 %的鈦、0.03 %的碲、0.06 %的鋯、0.001 %的鈰、0.003%的硼、0.05%的鈷，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)進(jìn)行配料；其中，所述的鈦是以含有10%重量比的鈦的鈦鐵合金方式加入；所述的鈰是以含有15%重量百分比的鈰鐵合金方式加入。
[0053]熔煉，將三分之一重量的鐵、全部重量的錳、全部重量的鋁及二分之一重量的鉻，放入熔煉爐中熔化，并升溫至1250-1350°C，本實施例中的升溫是采用變速升溫技術(shù)方案，即在700°C以下是，采用的是加速度為1°C /分鐘的形式升溫，當(dāng)溫度在700-1350°C時，是以700°C時的升溫速度勻速升溫，這樣做的目的是利用特定的升溫方式，防止組織體內(nèi)的結(jié)構(gòu)變化過大，而不能夠?qū)崿F(xiàn)本申請的技術(shù)方案。然后，保溫0.5-1小時后降溫200-350°C，此處的降溫是使得形成的鐵鋁錳鉻骨架結(jié)構(gòu)趨穩(wěn)，防止這一骨架結(jié)構(gòu)過渡生長而影響最終鐵合金的性能。然后依次加入余下重量的鉻、全部重量的鑰、鎳、鈦、鋯、硼及鈷后再升溫至1250-1350°C ;然后再加入余下重量的鐵、全部重量的碳、碲、硅及鈰后維持1250-1350°C溫度1-2小時；在最后階段加入鈰元素是利用鈰元素對鐵合金的儒化性能，防止鐵合金的硬度過大而屈服強(qiáng)度過高而導(dǎo)致鐵合金的高脆性。
[0054]澆鑄，將鑄模加熱到700°C，將合金液在1100-1150°C下進(jìn)行恒溫澆鑄，勻速冷卻到300-350°C后進(jìn)行退火處理；
[0055]退火，將澆鑄后的產(chǎn)品置于870-890°C的退火爐中，保溫3_5小時出爐，采用空氣冷卻，空冷速度不超過1.(TC /分鐘；
[0056]淬火，置于930_950°C的淬火爐中，保溫2小時后進(jìn)行油性淬火液恒溫淬火處理，溫度到180-200°C時進(jìn)行回火處理；淬火液在淬火時保持溫度在160-180°C之間。
[0057]回火，在溫度為250±10°C的回火爐中保溫5-10小時后自然冷卻。
[0058]實施例3
[0059]一種鐵合金制備方法，
[0060]配料，按重量百分比為，1.1 %的碳、0.63%的硅、1.15%的錳、1.42%的鉻、0.18%的鑰、0.08%的鎳、0.93%的鋁、0.37%的銅、0.022%的鈦、0.017%的碲、0.045%的鋯、
0.00072%的鈰、0.0028%的硼、0.045%的鈷，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)進(jìn)行配料；其中，所述的鈦是以含有10%重量比的鈦的鈦鐵合金方式加入；所述的鈰是以含有15%重量百分比的鈰鐵合金方式加入。
[0061]熔煉，將三分之一重量的鐵、全部重量的錳、全部重量的鋁及二分之一重量的鉻，放入熔煉爐中熔化，并升溫至1250-1350°C，本實施例中的升溫是采用變速升溫技術(shù)方案，即在700°C以下是，采用的是加速度為1°C /分鐘的形式升溫，當(dāng)溫度在700-1350°C時，是以700°C時的升溫速度勻速升溫，這樣做的目的是利用特定的升溫方式，防止組織體內(nèi)的結(jié)構(gòu)變化過大，而不能夠?qū)崿F(xiàn)本申請的技術(shù)方案。然后，保溫0.5-1小時后降溫200-350°C，此處的降溫是使得形成的鐵鋁錳鉻骨架結(jié)構(gòu)趨穩(wěn)，防止這一骨架結(jié)構(gòu)過渡生長而影響最終鐵合金的性能。然后依次加入余下重量的鉻、全部重量的鑰、鎳、鈦、鋯、硼及鈷后再升溫至1250-13500C ;然后再加入余下重量的鐵、全部重量的碳、碲、硅及鈰后維持1250-1350°C溫度1-2小時；在最后階段加入鈰元素是利用鈰元素對鐵合金的儒化性能，防止鐵合金的硬度過大而屈服強(qiáng)度過高而導(dǎo)致鐵合金的高脆性。
[0062]澆鑄，將鑄模加熱到620°C，將合金液在1100-1150°C下進(jìn)行恒溫澆鑄，勻速冷卻到300-350°C后進(jìn)行退火處理；
[0063]退火，將澆鑄后的產(chǎn)品置于870-890°C的退火爐中，保溫3_5小時出爐，采用空氣冷卻，空冷速度不超過1.(TC /分鐘；
[0064]淬火，置于930_950°C的淬火爐中，保溫2小時后進(jìn)行油性淬火液恒溫淬火處理，溫度到180-200°C時進(jìn)行回火處理；淬火液在淬火時保持溫度在160-180°C之間。
[0065]回火，在溫度為250±10°C的回火爐中保溫5-10小時后自然冷卻。
[0066]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鐵合金制備方法，其特征在于: 熔煉，按配料將三分之一重量的鐵、全部重量的錳、全部重量的鋁及二分之一重量的鉻，放入熔煉爐中熔化，在升溫過程中，在700°C以下時采用的是加速度為IV /分鐘的形式升溫，當(dāng)溫度在700-1350°C時，是以700°C時的升溫速度勻速升溫，保溫0.5-1小時后使溫度降低200-350°C ;然后依次加入余下重量的鉻、全部重量的鑰、鎳、鈦、鋯、硼及鈷后再升溫至1250-1350°C ;然后再加入余下重量的鐵、全部重量的碳、碲、硅及鈰后維持1250-1350°C溫度1-2小時； 澆鑄，將鑄模加熱到500-700°C，將合金液在1100-1150°C下進(jìn)行恒溫澆鑄，勻速冷卻到300-350°C后進(jìn)行退火處理； 退火，將澆鑄后的產(chǎn)品置于870-890°C的退火爐中，保溫3-5小時出爐，采用空氣冷卻，空冷速度不超過1.(TC /分鐘； 淬火，置于930-950°C的淬火爐中，保溫2小時后進(jìn)行淬火液恒溫淬火處理，溫度到180-200°C時進(jìn)行回火處理； 回火，在溫度為250±10°C的回火爐中保溫5-10小時后自然冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵合金制備方法，其特征在于:所述配料按重量百分比為，0.8-1.2 % 的碳、0.6-0.65 % 的硅、1.1-1.3 % 的錳、1.4-1.6 % 的鉻、0.1-0.2 % 的鑰、0.05-0.1 % 的鎳、0.8-1.2 % 的鋁、0.3-0.5 % 的銅、0.02-0.03 % 的鈦、0.01-0.03 % 的碲、0.03-0.06% 的鋯、0.0005-0.001% 的鈰、0.002-0.003% 的硼、0.03-0.05% 的鈷，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵合金制備方法，其特征在于:所述的鈦是以鈦鐵合金方式加入，所述鈦鐵合金含有10%重量比的鈦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵合金制備方法，其特征在于:所述的鈰是以鈰鐵合金方式加入，所述鈰鐵合金含有15%重量百分比的鈰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵合金制備方法，其特征在于:所述淬火液為油性淬火液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵合金制備方法，其特征在于:淬火液在淬火時保持溫度在160-180°C之間。
【文檔編號】C22C33/06GK104404386SQ201410816010
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月24日
【發(fā)明者】王程懿 申請人:寧波市鄞州商業(yè)精密鑄造有限公司