[發明專利]一種高強度錳鐵合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201711171998.1
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107699824B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 常峰;夏建強
• 申請（專利權）人: 安徽恒利增材制造科技有限公司
• 主分類號: C22C47/08
• 分類號: C22C47/08;C22C49/08;C22C49/14;C21D1/18;C21D6/00;C22C101/10
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所 11308
• 代理人: 范奇

本發明公開了一種高強度錳鐵合金及其制備方法，該錳鐵合金包括以下成分：納米碳纖維0.4?0.6％，錳6.2?7.8％，鉻4.6?6.5％，鋯0.3?0.6％，鈣0.1?0.2％，鉬0.8?1.4％，納米氮化鎢0.6?0.8％，納米氮化硼0.2?0.4％，釩0.2?0.4％，氧化鈰0.03?0.05％，雜質磷≤0.03％，硫≤0.03％，余量為鐵。本發明的錳鐵合金在錳鐵基質的基礎上，添加稀土、無機納米粒子、細化劑等材料，再通過熱處理，使錳鐵合金的韌性和強度有所提高，并具有良好的硬度和機械加工性能，且使用壽命也有增強。

技術領域

本發明屬于金屬材料及其制備領域，具體涉及一種高強度錳鐵合金及其制備方法。

背景技術

鐵基高溫合金是以鐵為基，配以多種元素的合金化作用來提高其高溫機械性能和高溫抗腐蝕性能的特種合金。鐵基高溫合金相對于鎳基和鈷基高溫合金而言，價格低廉，是一種普遍應用于國防、能源、航空以及核反應等領域的高溫結構材料。但由于鐵的淬透性和韌性不足、硬度低、耐磨性差等會導致其使用壽命短，不能滿足工業發展的需求。因而，在已有鐵基合金的基礎上，我們開發了一種韌性和強度較理想，且具有良好的硬度和機械加工性能的錳鐵合金，用途范圍廣。

發明內容

鑒于以上所述，本發明提供了一種高強度錳鐵合金及其制備方法，制備得到的錳鐵合金在錳鐵基質的基礎上，添加稀土、無機納米粒子、細化劑等材料，再通過熱處理，使錳鐵合金的韌性和強度有所提高，并具有良好的硬度和機械加工性能。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種高強度錳鐵合金，由以下質量百分比的原料組成：

納米碳纖維0.4-0.6％，錳6.2-7.8％，鉻4.6-6.5％，鋯0.3-0.6％，鈣0.1-0.2％，鉬0.8-1.4％，納米氮化鎢0.6-0.8％，納米氮化硼0.2-0.4％，釩0.2-0.4％，氧化鈰0.03-0.05％，雜質磷≤0.03％，硫≤0.03％，余量為鐵。

所述納米碳纖維的粒徑為30-60nm。

所述納米氮化鎢和納米氮化硼的粒徑為50-80nm。

上述高強度錳鐵合金的制備方法包括熔煉工藝和熱處理工藝；其中，所述的熔煉工藝步驟如下：

(1)鐵基熔化：按上述原料質量百分比稱取納米碳纖維和鐵，加熱至1450-1480℃至各原料熔化成金屬熔液，在此溫度上保溫8-10min；

(2)錳鉻復配：向步驟(1)所得的金屬熔液中加入電解錳、純鉻、鋯和鈣至完全熔化，繼續保溫8-10min；

(3)添加材料復配：向步驟(2)所得的錳鉻復配金屬熔液中加入剩余的納米氮化鎢，納米氮化硼，鉬，釩，氧化鈰，加熱至1680-1750℃至各配料熔化，保溫5-8min；

(4)精煉和靜置：撇去步驟(3)所得的金屬熔液的表面浮渣，然后精煉3-5min，精煉完成后再撇去表面浮渣，靜置5-8min；

(5)澆注：當精煉后的金屬熔液溫度降至1350-1380℃時澆注成型，得到高強度錳鐵合金；

所述的熱處理工藝為：

(a)將熔煉得到的錳鐵合金加熱至720-740℃，保溫1-2h，然后空冷至室溫；

(b)再將經過步驟(a)處理的錳鐵合金加熱至850-920℃，保溫0.5-1.5h，然后水冷至室溫。