[發明專利]一種控制超高碳鋼中碳化物析出狀態的方法

有效

• 申請號: 201611086191.3
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106756437B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 劉慶鎖;吳巧巧
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: C22C33/06
• 分類號: C22C33/06;B22D1/00;C22C38/18;C22C38/06;C22C38/04;C22C38/02
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

一種控制超高碳鋼中碳化物析出狀態的方法，步驟如下：1)造型，采用石英樹脂砂在金屬砂箱中造型；2)熔煉，選用工業純鐵、鉻鐵、錳鐵、增碳劑作為原料,經中頻感應爐熔煉，經脫氧后靜置2?5分鐘扒渣；3)澆注成形，熔體溫度在1440?1470℃時，將熔體澆注到鑄模中成形，澆注過程中采用隨流的方式加入稀土?硅鐵?Na/K復合變質劑，加入量為0.1?0.3wt.％(占鋼水的重量百分數)。本發明的優點是：該方法操作簡單、成本低，能夠有效的控制超高碳鋼中碳化物的析出形態，碳化物最終以顆粒狀分布于珠光體基體中。

技術領域

本發明屬于超高碳鋼中碳化物的析出狀態控制技術領域。

背景技術

超高碳鋼是指碳含量在1.0-2.1wt.％的鐵基合金材料。由于其碳含量很高，在常規凝固條件下組織中極易存在大量的塊狀與網狀碳化物,致使這種材料的脆性很大,導致其在工業化的應用一直被人們忽視。新近的研究表明,這種粗大的碳化物經歷一系列復雜的工藝如熱機械加工,離異共析轉變,離異共析轉變+變形等方法可以得到適當消除。然而這一切需要付出高能量消耗,環境噪音污染的代價，不利于超高碳鋼的工程應用。如何控制碳化物析出形態，使其呈現細小均勻分布狀態是制約超高碳鋼工程應用的關鍵問題。若從調整鑄態組織入手，通過控制凝固過程來改善碳化物的析出狀態，抑制碳化物的大塊狀與網狀析出，則有利于開發出一種綠色節能的控制超高碳鋼中碳化物析出狀態的方法。然而關于此方面的研究鮮有報道。

發明內容

本發明的目的是針對上述存在問題，提出一種針對超高碳鋼的控制其組織中碳化物的析出狀態的方法。該方法能夠明顯改善組織中的碳化物的析出狀態，使其呈現細小均勻分布的顆粒狀態，保障超高碳鋼具有良好的綜合力學性能。

本發明的技術方案：

一種控制超高碳鋼中碳化物析出狀態的方法，步驟如下：

1)造型：采用石英樹脂砂在金屬砂箱中造型；

2)熔煉：選用工業純鐵、鉻鐵、錳鐵、增碳劑作為原料,經中頻感應爐熔煉，經脫氧后靜置2-5分鐘扒渣；

3)澆注成形：熔體溫度在1440-1470℃時，將熔體澆注到鑄模中成形，澆注過程中采用隨流的方式加入商用的稀土-硅鐵-Na/K復合變質劑，加入量為0.1-0.3wt.％(占鋼水的重量百分數)。

進一步的，所述的超高碳鋼各元素的重量百分數(wt.％)為：C：1.3-1.5；Si：0.3-0.50；Cr：1.4-1.6；Mn：0.4-0.6；Al：0.3-0.5。

進一步的，所述的石英樹脂砂組份為石英砂、1.5％呋喃樹脂、0.45％硬化劑。

進一步的，所述的靜置時間為3-4分鐘。

進一步的，所述的澆注溫度為1440-1460℃，且變質劑的加入量為0.15-0.25wt.％(占鋼水的重量百分數)。

本發明的優點是：該方法將凝固控制與變質處理相結合，保障碳化物最終以細小顆粒形態析出。

附圖說明

圖1是本發明實施例1所得試樣的金相照片，可觀察到碳化物以顆粒狀的形態分布于組織中。

圖2是本發明實施例2所得試樣的金相照片，可觀察到碳化物以顆粒狀的形態分布于組織中。

具體實施方式

實施例1：

1)造型：采用石英樹脂砂(石英砂+1.5％呋喃樹脂+0.45％硬化劑)在金屬砂箱中造型；

2)熔煉：針對成分為Fe-1.3C-0.5Si-1.4Cr-0.5Mn-0.3Al的超高碳鋼，選用工業純鐵、鉻鐵、錳鐵、增碳劑等作為原料，經中頻感應爐熔煉，經脫氧后靜置3分鐘扒渣；