[發明專利]一種環保型高強度易切削鋼用鉍鋯合金

有效

• 申請號: 201210391281.9
• 申請日: 2012-10-16
• 公開（公告）號: CN102912185A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 王建華;蘇旭平;涂浩;劉亞;吳長軍;彭浩平
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C22C12/00
• 分類號: C22C12/00;C22C16/00;C22C1/02;C22C1/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種鉍鋯合金，具體涉及一種用于環保型高強度易切削合金鋼合金化處理的鉍鋯合金，屬于合金鋼（C22C合金）制備技術領域。

背景技術

金屬鉍(Bi)外觀呈銀白色，有強烈的金屬光澤，呈脆性，晶體結構為斜方晶系，由于金屬鉍無毒，且具有與金屬鉛相近的低熔點和高柔韌性，因此在工業上被廣泛作為鉛的替代品，將鉍加入鑄鐵、鋼和鋁的合金中，可以改善其切削性能，含鉍易切削合金鋼由于其對環境友好的特性，已成為現代制造業所迫切需要的一種工業原材料。

????但是，鉍的熔點低(271.3℃)給鉍易切削合金鋼的合金化處理及合金鋼的生產，造成了非常大的困難；因此，由于鉍的氧化燒損和蒸發，采用金屬鉍作為所述合金鋼的合金化處理添加劑是完全不可行的，鉍錳合金可作為易切削合金鋼合金化處理的添加劑，但由于錳的熔點較低(1244℃)，而鉍錳合金的熔點更低(446℃)；因此，用其作為易切削合金鋼合金化處理的添加劑，將鉍錳合金加入易切削合金鋼時鉍元素的燒損仍然很大，仍然難以實現其工業應用，而中國專利檢索結果表明，合金化處理可行，收得率高的用于易切削合金鋼合金化處理的添加劑鉍合金，除了鉍錳鐵合金以外尚未見有其它報道，而鉍錳鐵的熔點仍然不高。

鋯是一種過渡族金屬元素，呈銀白色，它具有熔點高、密度適中、良好的強度和塑性匹配。鋯是一個強氧化物、強氮化物形成元素，其化合物不僅熔點高(如ZrO₂熔點為2677℃，ZrN熔點為3255℃)，硬度也高，在鋼中可以抑制奧氏體晶粒長大。含V，Ti和Zr的合金能代替鋁脫氧，可大大減少非金屬夾雜物對鋼的使用性能的有害影響；研究表明，在高強度低合金鋼中加入合金元素鋯能使夾雜物的大小、形態及分布均得到了明顯改善，形成顆粒細小、圓形或近圓形、呈彌散分布的夾雜物。夾雜物一般是由TiO₂、A1₂O₃、ZrO₂及MnS組成的復合夾雜物，TiO₂、A1₂O₃、ZrO₂位于復合夾雜物的中心部位，MnS位于外層。鋯微合金化使鋼中夾雜物尺寸、形態和分布得到改善，能明顯提高鋼的機械性能。

鋼中添加鉍元素后，雖然可以改善其切削性能，但是鋼的機械性能有所下降。為此，提供一種合金化處理可行，既可以提高鋼的機械性能、又能提高鉍元素的收得率的所述環保型高強度易切削合金鋼合金化處理添加劑，便成為現代冶金工業的追求目標。

發明內容

本發明旨在提供一種合金化處理可行，既能提高鋼的機械性能、又有較高收得率的鉍鋯合金，滿足環保型高強度易切削鋼冶煉生產的需求。

????本發明實現其目的的技術方案是：

????一種鉍鋯合金，其特征在于：所述鉍鋯合金的組分按重量百分含量計算分別為：鉍：15~82%；不可避免的雜質：≤1.2%；鋯：余量。

????本發明的一種典型的技術方案是：

????一種鉍鋯合金，其特征在于：所述鉍鋯合金的組分按重量百分含量計算分別為：鉍：45%~75%；不可避免的雜質：≤1.2%；鋯：余量。

????本發明所述鉍鋯合金呈塊狀，其塊度在10~50mm范圍內；或者呈粒狀，其粒徑在1.0～10mm范圍內。

????本發明所述不可避免的雜質，是指在鉍鋯合金的制備過程中，不可能徹底去除的金屬元素和非金屬元素，本發明所述不可避免的雜質，主要是指鉿、鐵、鉻、碳、氮、氫和氧，其中鐵+鉻的重量百分含量≤0.2％。

上述技術方案得以實施后，由于本發明鉍的重量百分含量最高可達82％，且所述本發明熔點較高(BiZr熔點為1302℃,?Bi₂Zr₃熔點為1497℃)，而其比重與鐵相當或者略大于鐵的比重，因而采用本發明鉍鋯合金進行爐前合金化處理是完全可行的，合金的加入和混合都很方便；由于鉍鋯合金的熔點較高，因此鉍的收得率很高，可達95％以上；此外、鋯元素能起到脫氧和改善鋼中夾雜物的大小、形態和分布的作用，對提高鋼的機械性能十分有利，因此本發明能滿足環保型易切削鋼用合金添加劑的要求。

具體實施方式

實施例1：一種鉍鋯合金，其組分和各組分的重量百分含量是(％)：鉍20，不可避免的雜質鉿、鐵、鉻、碳、氮、氫和氧的總和為1.0％，余量為鋯；其產品呈塊狀，塊度為20mm。