一種高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金，屬于材料發(fā)明領(lǐng)域。其成分包括：碳、錳、硅、鉻、鎳、鉬、銅、鐵；它們的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：0.5-2.0％、0.5-2.0％、0.5-2.0％、27.0-35.0％、0.5-3.0％、0.5-3.0％、0.5-3.0％、49-71％；本發(fā)明雙相基體中含有大量易鈍化和抗孔蝕性良好的合金鉻、鉬、銅等元素，鉻在鎳、鉬、銅的復(fù)合作用下，大大改善材料耐還原性介質(zhì)、有機(jī)酸等介質(zhì)的腐蝕性能，還能提高材料由雙相基體賦予材料優(yōu)異的耐腐蝕性，同時(shí)，分布于晶界的含鉻碳化物和沉淀于基體上的二次碳化物賦予材料優(yōu)良的耐磨蝕性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專(zhuān)利涉及一種高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金，屬于材料發(fā)明領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在火電廠煙氣脫硫石灰石-石膏工藝中，用于吸收煙氣中S02的石灰石漿液具有低PH，高氯離子濃度，高含固顆粒的特性，對(duì)循環(huán)吸收的泵體、葉輪、攪拌漿、噴嘴、管道等都有很高的腐蝕和磨蝕作用，因此對(duì)這些地方零件的材料要求特別苛刻。
[0003]該工位介質(zhì)狀況為:石灰-石灰石漿液，比重1.15-1.3，含固量15-35%，溫度40-700C，氯離子含量在 20000-50000ppm，PH 在 4-6.5 之間。
[0004]目前在此工位的循環(huán)泵葉輪，國(guó)外泵行業(yè)主要采用高耐腐蝕材料，如超級(jí)雙相不銹鋼2507，超級(jí)奧氏體不銹鋼254SMo，654SMo，此類(lèi)材料耐腐蝕性完全能滿(mǎn)足該工位的要求，但硬度基本上都在HRC30以下，不能滿(mǎn)足介質(zhì)含固量高的要求，影響其使用壽命。其它國(guó)內(nèi)外知名泵企業(yè)主要采用襯膠技術(shù)，所襯的橡膠能滿(mǎn)足介質(zhì)耐磨蝕要求，但橡膠使用一定時(shí)間后會(huì)老化并脫落，更換麻煩且容易堵塞噴嘴，造成脫硫效率下降。有些泵企業(yè)采用高耐磨的高鉻鑄鐵材料，雖然硬度很高能達(dá)到HRC50-60左右，但在該酸性且氯離子含量很高的介質(zhì)中不耐腐蝕，也影響且使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中材料或耐腐但不耐磨，或耐磨但不耐腐，從而無(wú)法滿(mǎn)足需求的問(wèn)題，提供一種高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]本發(fā)明的一種高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金，其成分包括:碳、錳、硅、鉻、鎳、鑰、銅、鐵；它們的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為:0.5-2.0 %,0.5-2.0 %,0.5-2.0 %,27.0-35.0 %、
0.5-3.0%,0.5-3.0%,0.5-3.0%、49_71 %;其顯示組織為鐵素體+奧氏體+粒狀共晶碳化物+ 二次碳化物；
[0008]所述鐵鉻合金還包括硫、磷及其它夾雜物；
[0009]本發(fā)明的一種高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金的制備方法具體步驟如下:
[0010]步驟一、熔煉工序
[0011]1、按合金元素要求準(zhǔn)備好低碳鋼、高碳鉻、中碳鉻、鑰鐵、鎳板、電解銅、電解錳、石墨、硅鈣等爐料；
[0012]2、準(zhǔn)備清渣材料及脫氧材料；清渣材料為石灰和螢石，制備比例為CaO: CaF2 =3: I ;脫氧材料為鋁石灰，制備比例為Al: CaO = 2: I ；
[0013]3、將步驟一 I中準(zhǔn)備好的材料，依照鐵鉻合金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)秤取重量后，按照低碳鋼、鎳板、鉻鐵、鑰鐵、電解銅、電解錳、硅鈣的順序依次加入到加工爐內(nèi)；
[0014]4、檢查設(shè)備完好后開(kāi)始通電熔煉，溶解后得到鋼水；最高溫度為1560°C;在溫度為1540-1560°C時(shí)取爐前分析樣；取樣后用清渣材料開(kāi)始清渣，清渣材料的添加量為鋼水重量的1%，分3次加入；在1540±20°C時(shí)開(kāi)始用脫氧材料擴(kuò)散脫氧5-7次，每次加入鋼水重量
0.05 %的脫氧材料，每批間隔2-3分鐘。在清渣及脫氧過(guò)程中根據(jù)渣況用螢石將渣調(diào)濃，然后人工打渣。
[0015]5、將步驟一 4取得的爐前分析樣進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)爐前分析樣中各成分含量是否與鐵鉻合金要求的一致；若不一致，則按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)成分進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到所要求的化學(xué)成分的要求；最終得到符合標(biāo)準(zhǔn)的鋼水；
[0016]6、將步驟五所得符合標(biāo)準(zhǔn)的鋼水在1540_1560°C時(shí)出爐，同時(shí)按該爐鋼水重量的
0.2% -0.4%加入稀土硅孕育，孕育時(shí)間不得超過(guò)6分鐘，孕育劑粒度≤15mm ;將鋼水倒入預(yù)制好的試樣型腔內(nèi)，冷卻至室溫，得到試樣。
[0017]步驟二、熱處理工序
[0018]保持爐子的溫度< 50°C，將步驟一 6所得的試樣放置于爐中；升高爐子的溫度，升溫速度每小時(shí)≤40°C，直至600-800°C之間；此時(shí)保溫6-8小時(shí)；然后隨爐冷卻到100°C以下后，放置在空氣中冷卻至室溫，即可得到高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金。
[0019]所述“鐵素體”指含固溶鉻的體心立方鐵；
[0020]所述“奧氏體”指含固溶碳和鉻的面心立方鐵；
[0021]有益效果
[0022]本發(fā)明的一種高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金，雙相基體中含有大量易鈍化和抗孔蝕性良好的合金鉻、鑰、銅等元素，鉻在鎳、鑰、銅的復(fù)合作用下，大大改善材料耐還原性介質(zhì)、有機(jī)酸等介質(zhì)的腐蝕性能，還能提高材料由雙相基體賦予材料優(yōu)異的耐腐蝕性，同時(shí)，分布于晶界的含鉻碳化物和沉淀于基體上的二次碳化物賦予材料優(yōu)良的耐磨蝕性能。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本專(zhuān)利合金的熱處理前的顯微組織；
[0024]圖2為本專(zhuān)利合金的熱處理后的顯微組織。
【具體實(shí)施方式】
[0025]實(shí)施例1
[0026]一種高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金，包括:碳、猛、娃、鉻、鎳、鑰、銅、鐵；它們的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為:0.5%,0.5%,0.5%,27%,0.5%,0.5%,0.5%,70% ;其顯示組織為鐵素體+奧氏體+粒狀共晶碳化物+ 二次碳化物；
[0027]所述鐵鉻合金還包括硫、磷及其它夾雜物；
[0028]本實(shí)例的一種高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金的制備方法具體步驟如下:
[0029]步驟一、熔煉工序
[0030]1、按合金元素要求準(zhǔn)備好低碳鋼、高碳鉻、中碳鉻、鑰鐵、鎳板、電解銅、電解錳、石墨、娃韓爐料；
[0031]2、準(zhǔn)備清渣材料及脫氧材料；清渣材料為石灰和螢石，制備比例為CaO: CaF2 =3: I ;脫氧材料為鋁石灰，制備比例為Al: CaO = 2: I ；
[0032]3、將步驟一 I中準(zhǔn)備好的材料，按照60kg的鋼水總重，依照鐵鉻合金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算，所需要各類(lèi)爐料重量(kg)分別為低碳鋼31.7，高碳鉻3.0，中碳鉻24.0，鎳板0.3，鑰鐵0.5，電解錳0.1，電解銅0.3，硅鈣0.1，按此要求秤取重量，然后按照低碳鋼、鎳板、鉻鐵、鑰鐵、電解銅、電解錳、硅鈣的順序依次加入到加工爐內(nèi)；
[0033]4、檢查設(shè)備完好后開(kāi)始通電熔煉，溶解后得到鋼水；最高溫度為1560°C;在溫度為1550°C時(shí)取爐前分析樣；取樣后用清渣材料開(kāi)始清渣，清渣材料的添加量為6kg，分3次加入每次2kg ;在1540°C時(shí)開(kāi)始用脫氧材料擴(kuò)散脫氧6次，每次加入0.03kg的脫氧材料，每批間隔3分鐘。在清渣及脫氧過(guò)程中用螢石將渣的濃度調(diào)稠使其聚集。
[0034]5、將步驟一 4取得的爐前分析樣進(jìn)行檢測(cè)分析，各合金元素的成分分別為--碳
0.052%、錳0.49%、硅 0.51 %、鉻 27.02%、鎳0.49%、鑰 0.50%、銅 0.51 %、鐵 70.43%，該成分含量在目標(biāo)成分的誤差范圍內(nèi)不需要進(jìn)行成分調(diào)整。
[0035]6、將步驟五所得符合標(biāo)準(zhǔn)的鋼水在1560°C時(shí)出爐，同時(shí)加入稀土硅0.2kg孕育，孕育時(shí)間5分鐘，孕育劑粒度< 15mm ;將鋼水倒入預(yù)制好的試樣型腔內(nèi)，冷卻至室溫；得到試樣;
[0036]步驟二、熱處理工序
[0037]保持爐子的溫度< 50°C，將步驟一 6所得的試樣放置于爐中；升高爐子的溫度，升溫速度每小時(shí)40°C，直至700°C;此時(shí)保溫8小時(shí)；然后隨爐冷卻到100°C以下后，放置在空氣中冷卻至室溫，即可得到實(shí)施例1所需要的鐵鉻合金。
[0038]通過(guò)正常熔煉及退火熱處理后檢測(cè)性能如下:
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金，其特征在于:成分包括:碳、錳、硅、鉻、鎳、鑰、銅、鐵；它們的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為:0.5-2.0 %,0.5-2.0 %,0.5-2.0 %,27.0-35.0 %、0.5-3.0%,0.5-3.0%,0.5-3.0%、49_71%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金，其特征在于:所述鐵鉻合金還包括硫、磷及其它夾雜物。
3.一種高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金的制備方法具體步驟如下: 步驟一、熔煉工序 1)、按合金元素要求準(zhǔn)備好低碳鋼、高碳鉻、中碳鉻、鑰鐵、鎳板、電解銅、電解錳、石墨、娃隹丐等爐料； 2)、準(zhǔn)備清渣材料及脫氧材料；清渣材料為石灰和螢石，制備比例為CaO: CaF2 =3: I ;脫氧材料為鋁石灰，制備比例為Al: CaO = 2: I ； 3)、將步驟一I中準(zhǔn)備好的材料，依照鐵鉻合金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)秤取重量后，按照低碳鋼、鎳板、鉻鐵、鑰鐵、電解銅、電解錳、硅鈣的順序依次加入到加工爐內(nèi)； 4)、檢查設(shè)備完好后開(kāi)始通電熔煉，溶解后得到鋼水；最高溫度為1560°C;在溫度為1540-1560°C時(shí)取爐前分析樣；取樣后用清渣材料開(kāi)始清渣，清渣材料的添加量為鋼水重量的1%，分3次加入；在1540±20°C時(shí)開(kāi)始用脫氧材料擴(kuò)散脫氧5-7次，每次加入鋼水重量0.05%的脫氧材料，每批間隔2-3分鐘；在清渣及脫氧過(guò)程中根據(jù)渣況用螢石將渣調(diào)濃，然后人工打渣； 5)、將步驟一4取得的爐前分析樣進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)爐前分析樣中各成分含量是否與鐵鉻合金要求的一致；若不一致，則按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)成分進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到所要求的化學(xué)成分的要求；最終得到符合標(biāo)準(zhǔn)的鋼水； 6)、將步驟五所得符合標(biāo)準(zhǔn)的鋼水在1540-1560°C時(shí)出爐，同時(shí)按該爐鋼水重量的0.2% -0.4%加入稀土硅孕育，孕育時(shí)間不得超過(guò)6分鐘，孕育劑粒度≤15mm ;將鋼水倒入預(yù)制好的試樣型腔內(nèi)，冷卻至室溫，得到試樣； 步驟二、熱處理工序 保持爐子的溫度< 50°C，將步驟一 6所得的試樣放置于爐中；升高爐子的溫度，升溫速度每小時(shí)≤40°C，直至600-800°C之間；此時(shí)保溫6-8小時(shí)；然后隨爐冷卻到100°C以下后，放置在空氣中冷卻至室溫，即可得到高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金。
4.如權(quán)利要求1或3所述的一種高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金，其特征在于:所述“鐵素體”指含固溶鉻的體心立方鐵。
5.如權(quán)利要求1或3所述的一種高耐磨蝕和耐腐蝕的鐵鉻合金，其特征在于:所述“奧氏體”指含固溶碳和鉻的面心立方鐵。
【文檔編號(hào)】C22C38/58GK103436800SQ201310301401
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月18日
【發(fā)明者】趙強(qiáng), 劉光啟, 蔡紅濤, 吳志宏, 李家虎, 李曉斌, 田銀良, 張濤, 舒安濤, 全會(huì)峰 申請(qǐng)人:襄陽(yáng)五二五泵業(yè)有限公司