專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種合金化抗磨耐熱鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于合金鋼制造金屬領(lǐng)域，具體涉及一種適用于高溫磨損工礦條件下的Fe-Cr-Ni-Al-Ti-W-RE合金材料。
背景技術(shù)：
：抗磨耐熱鋼集中應(yīng)用在電力、冶金、礦山、建材、水泥機(jī)械等工業(yè)部門(mén)，如火力發(fā)電廠的鍋爐噴燃器噴嘴、氧化鋁焙燒的中心筒、水泥工業(yè)中篦式冷卻機(jī)篦板、窯頭護(hù)鐵和窯尾護(hù)鐵、球團(tuán)礦燒結(jié)機(jī)中的篦條、軋鋼裝置中的巻筒和氧化鋁行業(yè)中的熟料窯冷卻機(jī)的揚(yáng)料板等。這類(lèi)材料最主要的失效方式是磨損、變形和氧化。目前，用于這種高溫磨損工況下的材料主要是碳含量較高的沉淀硬化型奧氏體抗磨耐熱鋼。這種鋼主要是由奧氏體和碳化物、金屬間化合物等強(qiáng)化相組成，其中，奧氏體鋼比鐵素體鋼和珠光體鋼具有更高的蠕變強(qiáng)度，較好的韌性、抗腐蝕性和抗氧化性，適宜在較高的溫度使用。碳化物雖然在鋼的組織中所占比例不大，但由于其獨(dú)特的高熔點(diǎn)、高硬度等性能，對(duì)鋼的機(jī)械性能有著重要的影響。其形狀、大小以及含量決定著其對(duì)性能的影響。在高溫或長(zhǎng)期服役時(shí)，第二相碳化物易粗化、聚結(jié)，強(qiáng)化作用減弱，影響材料組織的穩(wěn)定性。金屬間化合物Ni3Al(Y，)相是高溫合金的主要強(qiáng)化相，本身具有較高的強(qiáng)度，且在一定溫度范圍內(nèi)隨溫度上升而提高，同時(shí)具有一定的塑性。它的面心立方有序結(jié)構(gòu)和點(diǎn)陣常數(shù)與奧氏體基體的相似，可以與基體保持共格形核，具有相界面能低而穩(wěn)定性高的特點(diǎn)從而起到析出強(qiáng)化和共格應(yīng)變強(qiáng)化的作用。并且，高硬度、高熔點(diǎn)的Y'相在材料高溫服役的過(guò)程中起到支撐基體的作用，材料的耐磨性也將會(huì)顯著提高。鋁也是提高鋼的抗氧化性能的重要元素。在經(jīng)受高溫氧化時(shí)，會(huì)在金屬表面形成含有八1203和0203的混合氧化膜，Al203的熱穩(wěn)定性要高于0203，且沒(méi)有揮發(fā)性，耐熱溫度可以達(dá)到1200-130(TC，可以顯著提高使用溫度和抗氧化效果。專(zhuān)利號(hào)為97115201.2的專(zhuān)利提供了一種高鋁奧氏體耐熱鋼，其成分組成為C:0.05-0.2，Si:《2.0，Mn:《2.0，Cr:17.0-25.0，Ni:20.0-30.0，Al:3-7，Ti:0.03-1，RE:0.01-0.2，該發(fā)明利用添加鋁提高材料的抗硫化腐蝕能力，但沒(méi)有考慮到材料的強(qiáng)化。而專(zhuān)利號(hào)為95108211.6的專(zhuān)利提供了另一種高強(qiáng)度耐熱鋼，其成分組成為C:0.02-0.2，Si:0.1-1.5，Mn:0.4-1.50，Cr:17.0-23.0，Ni:20.0-28.0，Al:0.7-2.0，Ti:1.8-3.2，Nb:0.7-2.0，Zr:0.01-0.2，Ce:0.003-0.1，Co:0.1-3.0，Cu:0.05-0.5，該發(fā)明碳含量較低，則碳化物強(qiáng)化作用較小，另外為了得到Y(jié)'相添加了較多的鈦而含有較少的鋁量，并且還含有較多的其他較為昂貴的金屬材料，使得材料的制備成本較高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種第二相碳化物和Y'相強(qiáng)化以及含八1203復(fù)合氧化膜保護(hù)的、抗氧化和耐磨性能優(yōu)異的抗磨耐熱合金鋼材料。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下。一種Fe-Cr-Ni-Al-Ti-W-RE合金，其組分及含量為C0.35—0.45Cr24.0—30.0Ni10.0—19.0Al0.5—10.0Ti1.1一1.7W0.5—1.5RE0.2—0.5Si1.6—2.0Mn1.0—1.5余量為Fe所有百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。本發(fā)明用到的原料有不銹鋼，低碳鉻鐵，高碳鉻鐵，鎳板，工業(yè)純鋁，氮化鉻，錳鐵，鈦鐵，鎢鐵和稀土，各種爐料均要無(wú)油、無(wú)銹，且不含雜質(zhì)。為使合金元素收得率高，熔煉時(shí)，金屬爐料要選擇合理的順序和適宜的時(shí)間加入，16001630TC出爐澆鑄成型，鑄件冷卻后進(jìn)行退火熱處理，工藝為1200TC保溫4一12h，油冷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于添加合金元素Al、Ti、W，采用原位生成的方法生成第二相強(qiáng)化相，如Ni3Al相和TiC、WC，與基體結(jié)合良好。強(qiáng)化相的生成明顯提高了合金的高溫力學(xué)性能和耐磨性。Al在材料高溫使用過(guò)程中形成Al203保護(hù)膜，提高材料的高溫抗氧化性。具體實(shí)施方法下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但不限于下列實(shí)施例。實(shí)施例1各種爐料的加料順序?yàn)椴讳P鋼、鉻鐵、鎳、鎢鐵、錳鐵、硅鐵、氮化鉻鐵、鈦鐵、稀土，待到鋼液全部熔化后加入工業(yè)純鋁。調(diào)整溫度控制在1610°C左右，然后加入純硅、純錳脫氧劑，最后快速澆鑄成型。鑄件冷卻選擇的退火工藝為1200TC保溫5h，油冷。實(shí)施例2—8制備方法同實(shí)施例1，制成后各元素組份的質(zhì)量百分比如下表所示:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1.一種合金化抗磨耐熱鋼，其組分含量為C0.35—0.45Cr24.0—30.0Ni10.0—19.0Al0.5—10.0Ti1.1—1.7W0.5—1.5RE0.2—0.5Si1.6—2.0Mn1.0—1.5余量為Fe所有百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種具有第二相碳化物和γ’相強(qiáng)化以及含Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>復(fù)合氧化膜保護(hù)的、抗氧化和耐磨性能優(yōu)異的抗磨耐熱合金鋼材料。該材料通過(guò)添加合金元素Al、Ti、W，采用原位生成的方法生成第二相強(qiáng)化相，與基體結(jié)合良好。其各組分及含量為C0.35-0.45，Cr24.0-30.0，Ni10.0-19.0，Al0.5-10.0，Ti1.1-1.7，W0.5-1.5，RE0.2-0.5，Si≤1.75，Mn≤1.50，余量為Fe。強(qiáng)化相的生成明顯提高了合金的高溫力學(xué)性能和耐磨性，Al在材料高溫使用過(guò)程中形成Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>保護(hù)膜，提高材料的高溫抗氧化性。文檔編號(hào)C22C38/44GK101381849SQ20081004902公開(kāi)日2009年3月11日申請(qǐng)日期2008年1月7日優(yōu)先權(quán)日2008年1月7日發(fā)明者關(guān)紹康,孫玉福,炎張,想鄧,閆興義申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)