專利名稱：一種奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐蝕合金的領(lǐng)域,具體涉及一種奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金。
背景技術(shù)：
伴隨工業(yè)的發(fā)展，對可以用于暴露在強(qiáng)腐蝕環(huán)境的設(shè)備上的材料需求越來越高。高硅鑄鐵就是根據(jù)這種需求開發(fā)的材料之一。硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10% 18%之間的Fe-Si-C鑄造合金稱為高硅鑄鐵，適用于制作承受靜載荷的與各種強(qiáng)腐蝕介質(zhì)(如各種溫度和濃度的硝酸、硫酸、鉻酸、有機(jī)酸和一系列鹽溶液)接觸的部件，可用于化工、石油、化纖、冶金、國防等工業(yè)所需的耐蝕鑄件，還可用于制造外加電流陰極保護(hù)用的輔助陽極鑄件，但是由于高硅鑄鐵硬而脆，力學(xué)性能較低，不適于制造承受較大沖擊載荷和交變負(fù)荷的零部件，或溫度突變的零部件；其次由于它的固有特性所決定，又存在著強(qiáng)度和沖擊韌性低、硬度高、 脆性大、導(dǎo)熱系數(shù)小以及膨脹系數(shù)大等缺點，以致在鑄造生產(chǎn)及應(yīng)用時，很容易產(chǎn)生縮松、縮孔和裂紋等缺陷，不能經(jīng)受劇烈的溫度變化及承受高壓，而且機(jī)械加工比較困難，從而在一定程度上限制了這種材料的推廣和應(yīng)用。目前高硅鑄鐵件的生產(chǎn)主要在中小件的生產(chǎn)中，對大件的生產(chǎn)受到成形性和缺陷以及加工性能的影響，研究的很少。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金，能有效提高合金的力學(xué)性能。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金，其特征在于該合金的化學(xué)成分重量百分比是碳 0. 4 0. 7%、硅 14. 5 18%、錳 0. 3 0. 8%、硫< 0. 03%、磷< 0. 03%、鎳 18 36%、余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)；所述的熔煉溫度為1500 1550°C;澆注溫度為1350 1380°C ;靜置時間5-15分鐘，退火溫度為930°C -980度。C在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所采用的合金元素重量百分比，其作用和運(yùn)用原則如下(I)硅 Si :14. 5 18%當(dāng)硅的重量比達(dá)到14. 5%時，在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)條件下，其表面會形成一層致密的保護(hù)膜，膜主要由二氧化硅構(gòu)成。這時耐蝕性急劇上升，當(dāng)含硅量低于14. 5%時，耐蝕性受氧化鐵膜控制；含硅量高于14. 36%時，耐蝕性受二氧化硅膜控制。因此鑄鐵中必須含有不低于14. 5%的硅才具有優(yōu)良的耐蝕性。耐蝕性能隨含硅量的增加而提高，但過高的含硅量會生成介穩(wěn)定的脆性相(Fe5Si2)，使材料更脆，為此最高含硅量可達(dá)18%。但為了獲得良好的耐蝕性，又不使其機(jī)械性能太差，Si的含量選在14. 5% 18%。(2)碳 C :0. 4 0. 7%高娃耐蝕合金中的娃含量越高,含碳量應(yīng)當(dāng)越低。較合理的含碳量應(yīng)相當(dāng)于該高硅耐蝕合金的共晶成分或其附近的過共晶成分。碳含量低于共晶成分時，會得到流動性低而硬度和脆性較高的鐵基合金。若含碳量大大超過共晶成分時，會析出粗大的石墨，引起嚴(yán)重的組織疏松。這是由于Si在a固溶體中的溶解能力比C強(qiáng)，而且Si又加速了 C的擴(kuò)散，因此C就被Si排擠出來而形成石墨。當(dāng)C量提高時石墨增大、增多，就會形成更多的空洞和構(gòu)成更多的微電池，而不利于其力學(xué)性能和耐蝕性，C含量選在0. 4% 0. 7%。(3)錳 Mn :0. 3 0. 8%錳在鐵基合金中是一種擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素，而硅是縮小奧氏體區(qū)的元素，少量的錳在高硅鐵基合金中將固溶在a鐵素體中，對合金的耐蝕性和機(jī)械性能影響不明顯，但過高的錳對高硅鐵基合金的性能產(chǎn)生不利的影響，因為錳在合金凝固偏析系數(shù)較大，極容易在樹枝晶間富集，使成分分布的不均勻，造成局部微區(qū)的電極電位存在一定的差別，甚至形成微電池效應(yīng)，降低合金的耐蝕性，故Mn應(yīng)選0. 3% 0. 8%之間。
(4)磷 P <0.03%磷P的含量將影響到高硅耐蝕合金的耐熱性，一般要求其含量在0. 03%以下。(5)硫 S <0.03%硫S的含量增加會降低高硅耐蝕合金的耐蝕性和機(jī)械性能，因為鐵水中S的活性系數(shù)隨Si的增加而顯著提高。所以S的含量應(yīng)嚴(yán)格控制在0. 03%以下。(6)鎳 Ni : 18 36%鎳是強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定奧氏體且擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素，隨著鎳含量的增加，鐵素體相可完全消逝，為了得到單一的奧氏體組織，根據(jù)奧氏體鋼的設(shè)計思路，鉻的當(dāng)量=Cr%+Mo%+1. 5XSi%= 22 27%，則鎳的含量選用18 28%。Ni的熱力學(xué)穩(wěn)定性比鐵高，加人Ni可提高鑄鐵的化學(xué)穩(wěn)定性，同時促進(jìn)鈍化，Ni能使腐蝕電位朝正方向移動，而且Ni量越高腐蝕電位越正,耐蝕能力越強(qiáng)。表I是本發(fā)明和高硅鑄鐵Sil5合金力學(xué)性能檢測結(jié)果對比。表I
合金編號平均沖擊韌性(J/cm2)平均硬度(HRC)
高硅鑄鐵Si 150 735476
奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金5 5236 2表2是本發(fā)明與和高硅鑄鐵Si 15合金在20%的硫酸中通電電流密度為30A/cm2時的腐蝕結(jié)果對比。表權(quán)利要求
1.一種奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金，其特征在于該合金的化學(xué)成分重量百分比是碳 O. 4 O. 7%、硅 14. 5 18%、錳 O. 3 O. 8%、硫< O. 03%、磷< O. 03%、鎳 18 36%、余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金，其特征在于所述的熔煉溫度為1500 1550°C ;澆注溫度為1350 1380°C ;靜置時間5_15分鐘，退火溫度為9300C -980 度。C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廣泛應(yīng)用于化工工業(yè)耐酸件和各種耐酸陽極以及各種行業(yè)耐酸部件用奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金。其特征是該合金的化學(xué)成分重量百分比是碳0.4～0.7％、硅14.5～18％、錳0.3～0.8％、硫＜0.03％、磷＜0.03％、鎳18～36％、余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)；本發(fā)明主要是奧氏體為面心立方結(jié)構(gòu)，能很好的提高合金的力學(xué)性能，從而解決了高硅鑄鐵在制造和使用中易斷裂的缺點，同時具有高硅鑄鐵耐蝕的優(yōu)點，拓寬了耐蝕合金的應(yīng)用范圍，用此配方冶煉的奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金制造的工件，其力學(xué)性能和耐蝕性能都高于高硅鑄鐵。
文檔編號C22C38/08GK102776437SQ20111012579
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者李具倉 申請人:李具倉