CN1026710C - 耐磨耐蚀镍基合金 - Google Patents
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Abstract
本发明属于镍基合金领域。其特征是它的化学成分(重量%)为： C1.0～2.0%，Cr20～25%，Fe10.5～20%，Mo2.1～2.5%，Si1.0～1.5%，Mn1.0～1.5%，Y或Ce0.02～0.1%，余为Ni。本发明以高的含碳量，使其与铬、钼、铁、锰等元素形成大量致密的共晶碳化物和一次碳化物，保证具有较好的耐磨性，另外，本发明还有较好的耐玻璃腐蚀性能。该合金用作格法平板玻璃生产线中的转向辊、平拉辊等，其一次使用寿命高。
Description
本发明属于镍基合金。主要适用于格法平板玻璃生产中的转向辊等关键部件。
目前，平板玻璃生产中主要方法有浮法生产和格法生产两种。浮法生产平板玻璃技术上先进，效率高，但该生产方法投资大，工程周期长;而格法生产普通建筑用平板玻璃不仅在技术上能保证质量，而且所需资金少，见效快，一条深池平拉生产线，只要3～4个月即可建成。
格法生产平板玻璃的装置中，其关键部件是转向辊。转向辊是将溶池内熔融的液态玻璃经垂直引上后转为水平拉伸状态的导向的辊子，液态玻璃经过转向辊，转向90°，变为固态平板玻璃，转向辊的表面工作温度达900～1000℃。故要求转向辊材料不仅要具有良好的高温性能，还要求具有较好的耐磨性和耐熔融玻璃腐蚀性能。
现有技术中，转向辊采用HK40等Fe-Ni基合金制造。该类合金的主要问题是耐磨性和耐蚀性差，一次使用寿命（是指辊子表面修磨至下次表面修磨之间的使用时间）短，最长只为20天（《Materials science and Technology》May 1985，Vol.1，P385～389）。
本发明的目的在于提供一种耐蚀性和耐磨性优异的耐磨耐蚀镍基合金。
针对上述目的，本发明的技术方案是以镍为基，采用高的含碳量，同时加入铁、铬、钼、锰和钇（或稀土）。其具体的化学成分（重量%）为C1.0～2.0%，Cr20～25%，Fe10.5～20%，Mo2.1～2.5%，Si1.0～1.5%，Mn1.0～1.5%，Y或Ce0.02～0.1%，余为Ni。
本发明采用高的含碳量是出于转向辊为耐磨性，要求具有优异的耐磨性。碳与Mo、Cr、Mn等元素形成大量致密的共晶碳化物和一次碳化物，均匀地、弥散地分布在镍基合金基体上。通常，碳化物本身都具有较高的硬度，使合金保持最大的沉淀硬化效果，从而具有优异的耐磨性。
加入铬、钼元素，除少数形成碳化物外，绝大部分溶入基体，使基体得到固溶强化，并保证合金具有良好的抗氧化性能和耐玻璃腐蚀性能。
合金中加入铁的主要目的是为了提高强度和硬度，但不宜过高。铁含量过高，会降低合金的抗氧化性能及耐玻璃腐蚀性能。故本合金中铁的加入量小于20%。
硅、锰的加入主要是与铬一起形成较稳定的氧化皮结构，但硅、锰加入量高会引起合金高温强度下降，所以合金中的硅、锰一般控制在2%以下，通常控制在1.0～1.5%为宜。
Y或Ce加入合金中，除在合金冶炼中起脱氧作用外，还有利于夹杂物球化，提高合金耐动态氧化及耐玻璃腐蚀的能力，其含量以0.1%以下为宜。因这些元素加入合金中，主要存在于晶界和支晶间隙，含量较高时，在这些部位易形成显微裂纹。
合金中的镍是形成奥氏体基体的基本元素，镍对提高耐玻璃腐蚀性能有利;镍与铬的配合还可显著提高合金的抗氧化性能。
本发明合金经冶炼炉熔炼后，可直接浇铸成管坯或其它耐磨部件，然后机加工成转向辊或其它耐磨部件。
本发明合金具有较高的硬度和较好的强度，HRC可达25，室温ak≥5。用作转向辊，一次使用寿命＞40天;比现有的HK40合金的一次使用寿命提高1～2倍。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：有较高的硬度和耐磨性，有良好的耐熔融玻璃腐蚀性能，用作格法平板玻璃生产装置中的转向辊，一次使用寿命长。
实施例
根据本发明所述的化学成分范围，在非真空感应炉上冶炼了8炉本发明合金。冶炼后再用卧式离心铸造法直接铸成管坯，管坯经机加工制成转向辊，并直接用于格法平板玻璃生产线中，进行寿命考核。同时，对管坯进行硬度和冲击韧性测试。
8炉合金的具体化学成分如表1所示。所测得的硬度、冲击韧性和一次使用寿命如表2所示。
表1 实施例化学成分（重量%）
成分 C Cr Fe Mo Si Mn Y或Ce Ni 注
炉号
1 1.2 20 18 2.1 1.0 1.0 0.02Ce 余
2 1.5 20 12.5 2.2 1.2 1.2 0.06Y 余
3 1.49 21 12 2.4 1.34 1.34 0.02Ce 余
4 1.4 20 13 2.1 1.45 1.45 0.02Ce 余
5 1.5 21 11.5 2.2 1.45 1.45 0.02Ce 余
6 1.3 21 12.9 2.2 1.4 1.4 0.02Ce 余
7 1.6 21 13.2 2.3 1.2 1.43 0.02Ce 余
8 1.9 24 10.5 2.4 1.3 1.3 0.02Ce 余
表2 实施例硬度、冲击韧性和一次使用寿命
冲击韧性 一次使用寿命
性能 硬度 ak J/cm2
炉号 HRC 20℃ 900℃ 用途 规格 寿命
外径×内径mm 天
1 19 6.6 10 转向辊 203×168 45
2 25 5.0 7.0 转向辊 190×160 42
3 27 5.5 8.0 转向辊 203×165 40
4 25 / / 转向辊 203×16B 40
5 24 / / 转向辊 190×160 41
6 24 / / 转向辊 190×160 42
7 27 / / 转向辊 203×165 41
8 30 / / 转向辊 203×165 40
Claims (1)
1、一种耐磨耐蚀镍基合金，其特征在于化学成分为(重量%)：C1.0～2.0%，，Cr20～25%，Fe10.5～20%，Mo2.1～2.5%，Si1.0～1.5%，Mn1.0～1.5%，Y或Ce0.02～0.1%，余为Ni。
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| CN 93109960 CN1026710C (zh) | 1993-08-21 | 1993-08-21 | 耐磨耐蚀镍基合金 |
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