[發明專利]一種鎢元素偏聚韌化合金及其鑄造與熱處理方法

有效

• 申請號: 201910431118.2
• 申請日: 2019-05-22
• 公開（公告）號: CN110029282B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 羅豐華;王冠;劉浪飛;溫家飛;黃明初;高翔
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C38/32
• 分類號: C22C38/32;C22C38/22;C22C38/26;C22C38/24;C22C38/04;C22C38/02;C22C33/06;C21D1/18
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1.一種鎢元素偏聚韌化合金，其特征在于：合金各元素的質量百分含量為Cr：9.0～13.0，B：2.6～2.9，C：0.7～0.9，W：1.5～2.8，Nb：0.4～0.8，V：0.4～0.8，Mn的含量小于0.3，Si的含量小于0.07，S、P：≤0.01，余量為Fe；其中C、B總質量百分含量：3.3～3.6；C/Cr含量比：0.06～0.08；Nb、V的總質量百分含量為0.5～1.0；難熔金屬偏聚韌化高硬度合金在高硬度的硼、碳化合物中間形成W元素的偏聚，使得連續網狀結構中斷，晶粒細化。

2.如權利要求1所述的鎢元素偏聚韌化合金的鑄造與熱處理方法，其特征在于處理工藝為：

(1) 熔煉與澆鑄工藝

按照成分要求配比稱量好相應原材料后，采用感應爐熔煉制備合金，首先將鉻鐵、金屬鉻、硼鐵、鈮鐵、釩鐵、鎢鐵和純鐵熔化，熔化溫度高于1540～1680℃，使得純鐵、鎢鐵和金屬鉻充分熔化；然后降低電爐功率，將熔體溫度降至1300～1350℃后，用配料總量0.1～0.15%的純鋁脫氧；繼續保溫5～10分鐘，迅速澆鑄合金，澆鑄溫度范圍為1250～1300℃；

(2) 鑄造后快冷或緩冷和熱處理

對于小型和形狀簡單鑄件，鑄造后采取快冷，獲得具有高硬度的非平衡組織，后續不采取熱處理，其工藝為：

從凝固溫度到600℃之間的冷卻速度不低于60℃/分鐘，并在600~800℃之間解除模具的約束，通過水冷、鐵模、模具中放置冷鐵實現快速冷卻；

后續采用低于600℃的去應力退火工藝，以及必要的形狀、尺寸精度和光潔度需要的機加工處理；

對于大型和形狀復雜鑄件，鑄造后需要采取緩冷和熱處理，其工藝為：

采用普通砂型模鑄造、熔模鑄造、消失模鑄造、陶瓷型鑄造或離心鑄造慢冷卻的鑄造方式鑄造，鑄造完后隨模具冷卻，開模溫度要低于200℃，隨后自然冷卻，以避免發生熱應力開裂；

熱處理時需要重新加熱，將鑄件放入到箱式爐加熱，隨爐升溫，升溫速率按照加熱爐規程，加熱升溫速度不超過10℃/min，加熱溫度為950～1050℃，保溫時間為1～4h；

保溫結束后，快速將鑄件入5～15%的鹽水或堿水淬火冷卻，冷卻過程中應不斷攪拌，淬火冷卻時間≥30min；

然后在200～250℃回火處理2～4 h，自然冷卻。

3.如權利要求2所述的鎢元素偏聚韌化合金的鑄造與熱處理方法，其特征在于：所述的鑄造完后隨模具冷卻，從凝固溫度到600℃之間鑄件表面冷卻速度低于3℃/分鐘。