CN101768696A - 钇氮钛硼合金及其制备方法和用途 - Google Patents

钇氮钛硼合金及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

一种钇氮钛硼合金组份为(按重量百分比)：Y 5-15％、N 3-15％、Ti 0-15％、B 0-2％、Si 0-50％、Ca 0-5％、Al 0-1％、Mg 0-5％、余为铁。本发明的钇氮钛硼合金通过特殊工艺将钇、氮、钛、硼组合在一起，不含铬锰元素，将钇代替稀土镧铈，具有四位一体、互为叠加的综合作用，比分别单独加入元素作用较大，综合有效元素加入量降低，降低了变质成本，钇氮钛硼合金加入合金钢中，在保证合金钢综合性能和使用性能的情况下，能降低合金钢中贵金属镍、钼、铜的含量从而降低制造成本，同时提高合金钢的抗高温氧化性能、耐腐蚀性能、抗蠕变性能、持久性能、和断裂韧性等综合性能。

Description

钇氮钛硼合金及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及合金冶炼领域，尤其是一种钇氮钛硼合金及其制备方法和用途。
技术背景
在合金钢冶炼过程中，往往加入部份稀土、氮、钛、硼元素以代替部份镍钼，以降低生产成本，并且提高合金钢的综合性能。加入这些元素往往是以硼铁、钛铁、氮化铬铁或氮化锰铁、稀土金属或稀土硅铁合金的形式加入，加入程序复杂繁索，而且带入某些钢种不需要的锰铬元素，大部份生产厂只加入一种或二种元素，变质效果有限。
发明内容
本发明的目的就是提供一种钇氮钛硼合金及其制备方法和用途。
本发明的钇氮钛硼合金组份为(按重量百分比)：Y 5-15％、N 3-15％、Ti0-15％、B 0-2％、Si 0-50％、Ca 0-5％、Al 0-1％、Mg 0-5％、余为铁。
其制备方法是：
1、以氧化钇、圆钢或硅铁、生石灰、莹石、生铁、钛铁及硼铁为原料利用三相电弧炉或电解炉制成钇铁合金或钇稀土硅钛硼铁合金。
2、将钇铁合金或钇稀土硅钛硼铁合金，破碎成小于2毫米的颗粒。
3、将破碎好的钇铁合金或钇稀土硅钛硼铁合金放入真空感应电炉或真空电阻炉中，抽真空至1×10Pa时，向炉内充入氮气，并加压至0.5MPa以上，升温至1550℃，待固体熔化2小时以上，解除压力，浇铸成型。
本发明的钇氮钛硼合金为不规则颗粒状，粒度直径范围为0.01-100mm。
本发明的钇氮钛硼合金制成的包芯线，该包芯线包括包皮和芯部，包皮为0.3-0.5mm厚的带钢，芯部为粒度直径小于3mm的钇氮钛硼合金，包芯线直径范围为8-20mm。
本发明的钇氮钛硼合金可用作耐热钢、不锈钢、耐磨钢、工模具钢等合金钢的变质剂。
本发明的钇氮钛硼合金通过特殊工艺将钇、氮、钛、硼组合在一起，不含铬锰元素，将钇代替稀土镧铈，四种元素同时加入，加入方式简便，变质、微合金化作用效果强大，具有四位一体、互为叠加的综合作用，比分别单独加入元素作用较大，综合有效元素加入量降低，降低了变质成本。钇氮钛硼合金加入合金钢中，在保证合金钢综合性能和使用性能的情况下，能降低合金钢中贵金属镍、钼、铜的含量从而降低制造成本，同时提高合金钢的抗高温氧化性能、耐腐蚀性能、抗蠕变性能、持久性能、和断裂韧性等综合性能。
具体实施方式
一种钇氮钛硼复合合金制备方法：
1、冶炼出钇稀土硅钛硼合金
将氧化钇80公斤、75硅铁200公斤、生石灰20公斤、莹石10公斤、生铁50公斤加入0.5吨650KVA三相电弧炉中通电起弧，温度升至1850℃以上，冶炼时间1小时，然后将200公斤钛铁(Ti30％)、50公斤硼铁(B18％)加入电弧炉中，完全熔化后，停电出炉浇入铁模，冷却起模，破碎至粒度小于2毫米。
2、冶炼出钇氮钛硼合金
将破碎好的钇稀土硅钛硼铁合金放入50Kg真空感应电炉抽真空至1×10-2Pa时，向炉内充入氮气，并加压至0.5MPa以上，升温至1550℃，待固体熔化2小时以上，解除压力，浇铸成型，冷却起模。
3、钇氮钛硼合金化学成份(重量％)
Y 12.35％、N 6.36％、Ti 14.28％、B 1.80％、Si 22.67％、Ca 1.76％、Al 0.5余为铁。
用上述的钇氮钛硼合金熔炼CrNiNYTiB抗磨耐热钢：
1、在碱性感应电炉中熔炼CrNiNYTiB抗磨耐热钢，钇氮钛硼合金加入量为0.3％，加入钢包底部，冲入钢水，根据GB8492-87，浇注Y型试块。
2、CrNiNYTiB抗磨耐热钢化学成份(重量％)
C 0.84、Cr 27.48、Ni 10.21、Si 0.98、Mn 1.43、N 0.02、Ti 0.03、B0.005、Y 0.02、P 0.04、S 0.017。
3、力学性能
  抗拉强度σbMPa   冲击韧度αKJ/Cm2   洛氏硬度HRC   1200℃氧化增重速度g/(m2·h)
  820   13   30   0.2907

Claims (5)

1.一种钇氮钛硼合金，其特征在于：其组份为(按重量百分比)：Y 5-15％、N3-15％、Ti 0-15％、B 0-2％、Si 0-50％、Ca 0-5％、Al 0-1％、Mg 0-5％、余为铁。
2.根据权利要求1所述的钇氮钛硼合金，它为不规则颗粒状，粒度直径范围为0.01-100mm。
3.如权利要求1所述的钇氮钛硼合金，其制备方法是：
(1)、以氧化钇、圆钢或硅铁、生石灰、莹石、生铁、钛铁及硼铁为原料利用三相电弧炉或电解炉制成钇铁合金或钇稀土硅钛硼铁合金；
(2)、将钇铁合金或钇稀土硅钛硼铁合金，破碎成小于2毫米的颗粒；
(3)、将破碎好的钇铁合金或钇稀土硅钛硼铁合金放入真空感应电炉或真空电阻炉中，抽真空至1×10Pa时，向炉内充入氮气，并加压至0.5MPa以上，升温至1550℃，待固体熔化2小时以上，解除压力，浇铸成型。
4.一种如权利要求1所述的钇氮钛硼合金用作耐热钢、不锈钢、耐磨钢、工模具钢的变质剂。
5.一种如权利要求1所述的钇氮钛硼合金制成的包芯线，其特征在于：该包芯线包括包皮和芯部，包皮为0.3-0.5mm厚的带钢，芯部为粒度直径小于3mm的钇氮钛硼合金，包芯线直径范围为8-20mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102366822A (zh) * 2011-11-14 2012-03-07 北京工业大学 一种高速钢轧辊材料的钢水处理方法
CN102433492A (zh) * 2011-12-23 2012-05-02 龙南龙钇重稀土科技股份有限公司 一种低稀土蠕化剂

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