发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种优化改进的铁基复合材料的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:
一种铁基复合材料的制备方法,所述铁基复合材料的增强相为由Nb、V和C原子原位合成的碳化物固溶体(Nb,V)C,以质量百分数计,所述铁基复合材料含有2.75%~6.60%的Nb和1.50%~3.6%的V和适量的C,所述C的含量至少能保证使所述Nb和所述V均完全生成碳化物,其余固溶于铁基体中的C的含量不超过0.5%,其制备方法包括以下步骤:
步骤一、根据所述碳化物固溶体(Nb,V)C增强相的组成,计算并称取所需要加入的铌铁合金、钒铁合金、石墨增碳剂和铁基体原料;
步骤二、将石墨增碳剂加入到中频感应电炉,再将铁基体原料压在石墨增碳剂上通电熔化;
待炉料全部熔清后,先加入铝脱氧,静置片刻并扒渣;然后在钢液处于电磁搅拌的状态下加入粒度为1~5mm的铌铁合金、钒铁合金,所述铝的加入量为未加铌铁合金、钒铁合金前钢液总质量的0.1~0.15%;
加入后用造渣剂覆盖液面,将温度升到1520~1560℃,并保温5~8min;
然后将温度升到1600~1650℃,加入稀土硅铁合金进行变质处理或加入铝进行终脱氧,所述稀土硅铁合金的加入量为铌铁合金、钒铁合金加入后钢液总质量的0.2%~0.4%;所述铝在终脱氧时的加入量为铌铁、钒铁合金加入后钢液总质量的0.08~0.10%;
然后扒渣出炉浇注;制得铁基复合材料铸件。
步骤三、对步骤二制得的铁基复合材料铸件进行热处理,其热处理工艺为将铁基复合材料铸件加热至900~950℃并保温1.5~2h后,出炉自然冷却。
优选的,所述稀土硅铁合金为FeSiRE26。
优选的,以质量百分数计,所述铁基复合材料用于生成碳化物的C为0.75%~1.8%。
优选的,所述铁基复合材料中Nb与V的原子数比范围为0.6:1~1:0.6。
优选的,所述铁基复合材料中Nb与V的原子数比为1:1。
优选的,所述铁基复合材料的碳化物固溶体(Nb,V)C增强相的体积百分数为5~12%。
优选的,所述铁基体原料为低碳钢、铸造生铁、工业纯铁、低合金钢的一种或多种混合。
优选的,所述步骤一中,所述石墨增碳剂的加入量以至少保证其与Nb、V完全反应生成NbC、VC,且包含一定烧损量在内,所述增碳剂的烧损量以5%-10%计。
在所述步骤二中,采用中频感应电炉加热熔融石墨增碳剂、铁基体原料,待石墨增碳剂、铁基体原料全部熔清后,先加入铝脱氧,静置片刻并扒渣,在电磁搅拌的状态下加入粒度为1~5mm的铌铁合金、钒铁合金;所述铝的加入量为未加铌铁合金、钒铁合金前钢液总质量的0.1~0.15%,一方面可以使铌铁合金、钒铁合金在熔体中更加均匀,防止偏析,另一方面使原位合成的(Nb,V)C细小和均匀分布于基体中,提高对基体的强化作用。经预脱氧后,钢中的含氧量大大降低,可最大限度地避免铌、钒合金的氧化,减少钢液中非金属夹杂物的形成,能够更充分地保证原位生成的碳化物颗粒与基体之间的界面有良好的结合。另外,先进行预脱氧可以使钢液可能含有的非金属夹杂物上浮,避免其残留在钢液中。
本发明在1520~1560℃保温5~8min,是为了原位合成的碳化物颗粒不易长大,同时减少金属液的大量吸气和氧化;本发明在1600~1650℃扒渣出炉浇注是为了使金属液具有良好的流动性,满足成型要求。
进一步地,所述石墨增碳剂的加入量以至少保证其与Nb、V完全反应生成NbC、VC,且包含一定烧损量在内。
所述铁基体原料可以是碳素钢、铸造生铁或工业纯铁、低合金钢等,也可以是上述原料的2种及以上按一定配比组成。本发明中,从选材方便的角度考虑,铁基体原料采用低碳废钢。
本发明利用原位合成增强相和液态成型相结合,以低碳废钢、钒铁、铌铁、石墨增碳剂为原料,在熔融钢液中加入碳化物形成元素Nb、V,在高温下原位反应生成弥散分布在铁基中的(Nb,V)C碳化物固溶体复合材料。由于碳化物固溶体(Nb,V)C中的Nb、V原子可以置换固溶,对基体有一定的强化作用。当Nb与V的原子数比范围为0.6:1~1:0.6,协同增强作用较明显,对基体起到了较好的强化效果,特别当Nb与V的原子数比为1:1时,Nb与V可以实现最大的1:1置换,从而产生更强的固溶强化作用,获得最佳的协同增强效果,使增强相对铁基起到了更好的强化效果,复合材料性能有显著的提高。
为了获得性能更好的上述复合材料,本发明的制备方法在熔炼工艺和热处理工艺方面还进行了优化。
首先,通过采用粒度为1~5mm的铌铁和钒铁合金均匀加入到钢液的方法,使原位合成的(Nb,V)C均匀且细小,有利于改善增强相在基体中的均匀分布,提高对基体的强化作用。如果粒度太大,不仅熔化更加困难,而且在钢液中不容易均匀分布,生成的碳化物颗粒易局部聚集长大,对复合材料的性能有较大的不利影响。
其次,加入铌铁和钒铁合金后将温度先控制在1520~1560℃并保温5~8min,主要是通过电磁搅拌使原位反应的充分进行,同时也限制了碳化物的严重长大,减少金属液的大量吸气和氧化。然后再升温到1600~1650℃出炉,主要是保证钢液具有良好的浇注成型性。
另外,本发明的制备方法在熔炼工艺方面还采取了预脱氧和变质处理等多种改进措施,上述措施的有效利用,进一步提高了增强相对基体的强化效果。
预脱氧措施的采用,能够减少铌、钒合金的氧化并有利于钢液中脱氧产物的上浮。
用稀土硅铁合金进行变质处理主要是进一步降低钢液中的氧含量,另外稀土硅铁变质处理还能改善钢液中非金属夹杂物的分布和形态,起到降低钢液中硫的作用,有利于复合材料性能的提高。此外,还起到了终脱氧的作用。
如不采用稀土硅铁合金进行变质处理,也可采用脱氧剂铝进行终脱氧,也能起到相类似的作用。
最后,对复合材料进行了适当的热处理。充分利用了Nb、V元素在钢中微合金化的作用,即在热处理过程中固溶于基体中的Nb、V元素与C具强亲和力,生成MC型二次碳化物,弥散分布在基体中,呈球状且尺寸大多在微米级以下,对基体起到弥散强化的作用,同时二次MC型碳化物还可以抑制奥氏体晶粒的长大,进一步细化基体晶粒,使复合材料的强度、塑性大大提高。
本发明的制备方法通过进一步优化熔炼工艺和适当的热处理,充分发挥了NbC和VC的碳化物固溶体(Nb,V)C增强相在复合材料中的强化作用,使较低体积分数的碳化物固溶体(Nb,V)C增强相的复合材料仍具有较高的强度、塑性和良好的加工性能,从而大大拓展了复合材料的实际应用范围。可以用于制造机车、汽车等需要有良好耐磨性能和复杂形状的零件。
具体实施方式
下面实施例中所用的原料形式、商品规格等仅是示例说明,并不限定本发明的保护范围。以下通过本发明的各种实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1:
一种(Nb,V)C增强铁基复合材料,其增强相为由Nb、V和C原子原位合成的碳化物固溶体(Nb,V)C,以质量百分数计,所述铁基复合材料含有2.75%~6.60%的Nb和1.50%~3.6%的V和适量的C,所述C的含量至少能保证使所述Nb和所述V均完全生成碳化物,其余固溶于铁基体中的C的含量不超过0.5%。
本例中,选用的原位合成体系中含有铌(Nb)、钒(V)、碳(C)、铁(Fe)等,以质量百分数计,主要成分为:
其中Nb、V的原子数比为1:1,而C含量以保证与Nb、V完全反应生成NbC、VC计。其它次要元素(如铁基体中的Si、Mn、P、S)和辅助元素(如脱氧剂中的Al、变质剂中的RE等)由于含量极低,忽略不计。
上述成分的组成中,Nb的加入形式为FeNb60合金(含Nb量为65%),V的加入形式为FeV50合金(含V量为52%),C以石墨增碳剂的形式加入。铁基体(Fe)以低碳钢(含碳量0.2%)的形式加入。
另外,在制备方法中所用到的脱氧剂以纯铝的形式加入;变质剂以FeSiRE26的形式加入。
具体制备方式:
a、按表1称取所需的原材料,其中铌铁合金、钒铁合金破碎为粒度1~5mm;
表1实际称量配比(wt%)
注:上述增碳剂的烧损量以5%-10%计,其它合金的烧损不计;Al按其占未加铌铁、钒铁合金前钢液总质量的百分数计,FeSiRE26按其占加铌铁、钒铁合金后钢液总质量的百分数计。
b、熔炼过程:将石墨增碳剂加入到中频感应电炉,再将低碳钢压在石墨增碳剂上通电熔化。炉料全部熔清后加入占未加铌铁、钒铁合金前钢液总质量0.1%的Al脱氧,静止1分钟后扒渣。随后均匀加入铌铁合金和钒铁合金,加入后用造渣剂覆盖液面,迅速将温度升到1520~1560℃,并保温5~8min,然后将温度迅速升到1600~1650℃,加入预先准备的占铌铁、钒铁合金加入后钢液总质量0.25%的稀土硅铁合金FeSiRE26,然后扒渣出炉向砂型中浇注;制得铁基复合材料铸件;
c、热处理过程:在箱式电阻炉中将上述制得的铁基复合材料铸件升温到900~950℃,保温2h后出炉空冷。
该铁基复合材料铸件的抗拉强度为525Mpa,延伸率为3.0%,硬度为25HRC。该铁基复合材料碳化物固溶体(Nb,V)C增强相的体积百分数为5%。
实施例2:
一种(Nb,V)C增强铁基复合材料,其增强相为由Nb、V和C原子原位合成的碳化物固溶体(Nb,V)C,以质量百分数计,所述铁基复合材料含有2.75%~6.60%的Nb和1.50%~3.6%的V和适量的C,所述C的含量至少能保证使所述Nb和所述V均完全生成碳化物,其余固溶于铁基体中的C的含量不超过0.5%。
本例中,选用的原位合成体系中含有铌(Nb)、钒(V)、碳(C)、铁(Fe)等,
主要成分以质量百分数计为:
其中Nb、V的原子数比为1:1,而C含量以与Nb、V完全反应生成NbC、VC计。其它次要元素(如铁基体中的Si、Mn、P、S)和辅助元素(如脱氧剂中的Al、变质剂中的RE等)由于含量极低,忽略不计。
上述成分的组成中,Nb的加入形式为FeNb60合金(含Nb量为65%),V的加入形式为FeV50合金(含V量为52%),C以石墨增碳剂的形式加入。铁基体(Fe)以低碳废钢(含碳量0.2%)的形式加入。
另外,在制备方法中所用到的脱氧剂以纯铝的形式加入。变质剂以FeSiRE26的形式加入。
其制备方法是这样的:
a、按上述组成称取原材料,其配比如表2所示,其中铌铁合金、钒铁合金破碎为粒度1~5mm;
表2实际称量配比(wt%)
注:上述增碳剂的烧损量以5%-10%计,其它合金的烧损不计;Al按其占未加铌铁、钒铁合金前钢液总质量的百分数计,FeSiRE26按其占加铌铁、钒铁合金后钢液总质量的百分数计。
b、熔炼过程:将石墨增碳剂加入到中频感应电炉,再将低碳废钢压在石墨增碳剂上通电熔化。炉料全部熔清后加入占未加铌铁、钒铁合金前钢液总质量0.1%的Al脱氧,静止1分钟后扒渣,随后均匀加入铌铁合金和钒铁合金,加入后用造渣剂覆盖液面,迅速将温度升到1520~1560℃,并保温5~8min,然后将温度迅速升到1600~1650℃,加入预先准备的占铌铁、钒铁合金加入后钢液总质量0.3%的FeSiRE26合金变质,然后扒渣出炉浇注;制得铁基复合材料铸件;
c、热处理过程:在箱式电阻炉中将上述制得的铁基复合材料铸件加热到900~950℃,保温2h后出炉空冷。
该铁基复合材料铸件的抗拉强度为660Mpa,延伸率为3.0%,硬度为30HRC。该铁基复合材料碳化物固溶体(Nb,V)C增强相的体积百分数为8%。
实施例3:
一种(Nb,V)C增强铁基复合材料,其增强相为由Nb、V和C原子原位合成的碳化物固溶体(Nb,V)C,以质量百分数计,所述铁基复合材料含有2.75%~6.60%的Nb和1.50%~3.6%的V和适量的C,所述C的含量至少能保证使所述Nb和所述V均完全生成碳化物,其余固溶于铁基体中的C的含量不超过0.5%。
本例中,选用的原位合成体系中含有铌(Nb)、钒(V)、碳(C)、铁(Fe)等,主要成分以质量百分数计为:
其中Nb、V的原子数比为0.6:1,而C含量以与Nb、V完全反应生成NbC、VC计。其它次要元素(如铁基体中的Si、Mn、P、S)和辅助元素(如脱氧剂中的Al、变质剂中的RE等)由于含量极低,忽略不计。
上述成分的组成中,Nb的加入形式为FeNb60合金(含Nb量为65%),V的加入形式为FeV50合金(含V量为52%),C以石墨增碳剂的形式加入。铁基体(Fe)以低碳钢(含碳量0.2%)的形式加入。
另外,在制备方法中所用到的脱氧剂以纯铝的形式加入。变质剂以FeSiRE26的形式加入。
其制备方法是这样的:
a、按上述组成称取原材料,其配比如表3所示,其中铌铁合金、钒铁合金破碎为粒度1~5mm;
表3实际称量配比(wt%)
注:上述增碳剂的烧损量以5%-10%计,其它合金的烧损不计;Al按其占未加铌铁、钒铁合金前钢液总质量的百分数计,FeSiRE26按其占加铌铁、钒铁合金后钢液总质量的百分数计。
b、熔炼过程:将石墨增碳剂加入到中频感应电炉,再将低碳钢压在石墨增碳剂上通电熔化。炉料全部熔清后加入占未加铌铁、钒铁合金前钢液总质量0.1%的Al脱氧,静止1分钟后扒渣,随后均匀加入铌铁合金和钒铁合金,加入后用造渣剂覆盖液面,迅速将温度升到1520~1560℃,并保温5~8min,然后将温度迅速升到1600~1650℃,加入预先准备的占铌铁、钒铁合金加入后钢液总质量0.3%的FeSiRE26合金变质,然后扒渣出炉浇注;制得铁基复合材料铸件;
c、热处理过程:在箱式电阻炉中将上述制得的铁基复合材料铸件加热到900~950℃,保温2h后出炉空冷。
该铁基复合材料铸件的抗拉强度为495Mpa,延伸率为3.0%,硬度为24HRC。该铁基复合材料碳化物固溶体(Nb,V)C增强相的体积百分数为8%。
实施例4:
一种(Nb,V)C增强铁基复合材料,其增强相为由Nb、V和C原子原位合成的碳化物固溶体(Nb,V)C,以质量百分数计,所述铁基复合材料含有2.75%~6.60%的Nb和1.50%~3.6%的V和适量的C,所述C的含量至少能保证使所述Nb和所述V均完全生成碳化物,其余固溶于铁基体中的C的含量不超过0.5%。
本例中,选用的原位合成体系中含有铌(Nb)、钒(V)、碳(C)、铁(Fe)等,主要成分以质量百分数计的组成为:
其中Nb、V的原子数比为1:0.6,而C含量以与Nb、V完全反应生成NbC、VC计。其它次要元素(如铁基体中的Si、Mn、P、S)和辅助元素(如脱氧剂中的Al、变质剂中的RE等)由于含量极低,忽略不计。
上述成分的组成中,Nb的加入形式为FeNb60合金(含Nb量为65%),V的加入形式为FeV50合金(含V量为52%),C以石墨增碳剂的形式加入。铁基体(Fe)以低碳废钢(含碳量0.2%)的形式加入。
另外,在制备方法中所用到的脱氧剂以纯铝的形式加入。变质剂以FeSiRE26的形式加入。
其制备方法是这样的:
a、按上述组成称取原材料,其配比如表4所示,其中铌铁合金、钒铁合金破碎为粒度1~5mm;
表4实际称量配比(wt%)
注:上述增碳剂的烧损量以5%-10%计,其它合金的烧损不计;Al按其占未加铌铁、钒铁合金前钢液总质量的百分数计,FeSiRE26按其占加铌铁、钒铁合金后钢液总质量的百分数计。
b、熔炼过程:将石墨增碳剂加入到中频感应电炉,再将低碳废钢压在石墨增碳剂上通电熔化。炉料全部熔清后加入占未加铌铁、钒铁合金前钢液总质量0.1%的Al脱氧,静止1分钟后扒渣,随后均匀加入铌铁合金和钒铁合金,加入后用造渣剂覆盖液面,迅速将温度升到1520~1560℃,并保温5~8min,然后将温度迅速升到1600~1650℃,加入预先准备的占铌铁、钒铁合金加入后钢液总质量0.35%的FeSiRE26合金变质,然后扒渣出炉浇注;制得铁基复合材料铸件;
c、热处理过程:在箱式电阻炉中将上述制得的铁基复合材料铸件加热到900~950℃,保温2h后出炉空冷。
该铁基复合材料铸件的抗拉强度为485Mpa,延伸率为4.0%,硬度为22HRC。该铁基复合材料碳化物固溶体(Nb,V)C增强相的体积百分数为8%。
实施例5:
一种(Nb,V)C增强铁基复合材料,其增强相为由Nb、V和C原子原位合成的碳化物固溶体(Nb,V)C,以质量百分数计,所述铁基复合材料含有2.75%~6.60%的Nb和1.50%~3.6%的V和适量的C,所述C的含量至少能保证使所述Nb和所述V均完全生成碳化物,其余固溶于铁基体中的C的含量不超过0.5%。
本例中,选用的原位合成体系中含有铌(Nb)、钒(V)、碳(C),铁(Fe)等。
主要成分以质量百分数组成为:
其中Nb、V的原子数比为1:1,而C含量以与Nb、V完全反应生成NbC、VC计。其它次要元素(如铁基体中的Si、Mn、P、S)和辅助元素(如脱氧剂中的Al、变质剂中的RE等)由于含量极低,忽略不计。
上述成分的组成中,Nb的加入形式为FeNb60合金(含Nb量为65%),V的加入形式为FeV50合金(含V量为52%),C以石墨增碳剂的形式加入。铁基体(Fe)以低碳钢(含碳量0.2%)的形式加入。
另外,在制备方法中所用到的脱氧剂为纯铝的形式加入。变质剂以FeSiRE26的形式加入。
其制备方法是这样的:
a、按上述组成称取原材料,其配比如表5所示,其中铌铁合金、钒铁合金破碎为粒度1~5mm;
表5实际称量配比(wt%)
注:上述增碳剂的烧损量以5%-10%计,其它合金的烧损不计;Al按其占未加铌铁、钒铁合金前钢液总质量的百分数计,FeSiRE26按其占加铌铁、钒铁合金后钢液总质量的百分数计。
b、熔炼过程:将石墨增碳剂加入到中频感应电炉,再将低碳钢压在增碳剂上通电熔化。炉料全部熔清后加入占未加铌铁、钒铁合金前钢液总质量0.15%的Al脱氧,静止1分钟并扒渣,随后均匀加入铌铁合金和钒铁合金,加入后用造渣剂覆盖液面,迅速将温度升到1520~1560℃,并保温5~8min,然后将温度迅速升到1600~1650℃,加入预先准备的占铌铁、钒铁合金加入后钢液总质量0.35%的稀土硅铁合金FeSiRE26进行变质处理,然后扒渣出炉浇注;
c、热处理过程:在箱式电阻炉中将复合材料加热到900~950℃,保温2h后出炉空冷。
该复合材料铸件的抗拉强度为525Mpa,延伸率为4.0%,硬度为24HRC。该铁基复合材料碳化物固溶体(Nb,V)C增强相的体积百分数为12%。
对比例:
一种NbC增强铁基复合材料,选用的原位合成体系中含有铌(Nb)、碳(C)、铁(Fe)等。主要成分以质量百分数计为:
铌(Nb) 7.20%;
碳(C) 0.92%;
铁基体(Fe) 其余;
其它次要元素(如铁基体中的Si、Mn、P、S)和辅助元素(如脱氧剂中的Al、变质剂中的RE等)由于含量极低,忽略不计。
上述成分的组成中,Nb的加入形式为FeNb60合金(含Nb量为65%),C以石墨增碳剂的形式加入。铁基体(Fe)以低碳废钢(含碳量0.2%)的形式加入。
另外,在制备方法中所用到的脱氧剂为纯铝的形式加入;变质剂以FeSiRE26形式加入。
其制备方法是这样的:
a、按上述组成称取原材料,其配比如表6所示,其中铌铁合金破碎为粒度1~5mm;
表6实际称量配比(wt%)
注:上述增碳剂的烧损量以5%-10%计,其它合金的烧损不计;Al按其占未加铌铁合金前钢液总质量的百分数计,FeSiRE26按其占加铌铁合金后钢液总质量的百分数计。
b、熔炼过程:将石墨增碳剂加入到中频感应电炉,再将低碳废钢压在增碳剂上通电熔化。炉料全部熔清后加入占未加铌铁合金前钢液总质量0.1%的Al脱氧,静止1分钟后扒渣,随后均匀加入铌铁合金,加入后用造渣剂覆盖液面,迅速将温度升到1520~1560℃,并保温5~8min,然后将温度迅速升到1620℃,加入预先准备的占铌铁合金加入后钢液总质量0.3%的稀土硅铁合金FeSiRE26变质,然后扒渣出炉浇注;
c、热处理过程:在箱式电阻炉中将复合材料加热到900~950℃,保温2h后出炉空冷。
对采用上述铸造方法制得的复合材料的铸件的抗拉强度为420Mpa,延伸率为3.5%,硬度为20HRC。该铁基复合材料碳化物固溶体NbC增强相的体积百分数为8%。
本发明中,实施例1~5及对比例制备得到的复合材料铸件的各种性能均以单铸试棒为试样进行检测。其中抗拉强度和延伸率的测试按GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》执行,硬度的测试按GB/T230.1-2009《金属材料洛氏硬度试验第一部分:试验方法》执行。本实施例中的造渣剂采用郑州金耐源公司的JF-3型铸钢聚渣剂。当然,还可以选用其他的造渣剂,这个需要根据电炉的性质进行选择:如果是酸性炉,就可以用上述聚渣剂;如果是碱性炉,就可以采用石灰等造渣材料;如果是中性炉,可以用高铝质等造渣材料。所谓酸性炉和碱性炉,是指炉衬的材料不同,此为业内公知常识,在此不再赘述。
实施例1~5中,在出炉浇注前加入的稀土硅铁合金也可以用铝来代替,所述铝在终脱氧时的加入量为铌铁、钒铁合金加入后钢液总质量的0.08~0.10%。
实施例1~5中所用的稀土硅铁合金为FeSiRE26,也可以采用与FeSiRE26中RE含量相当的其他硅铁合金。
实施例1~5和对比例中所用的铌铁合金和钒铁合金除采用FeNb60和FeV50合金的形式外,也可以用其它含铌或含钡的合金形式。
从实施例1~5与对比例的比较可以看出,实施例1~5所制得的复合材料性能要优于对比例。因此,本发明相对于现有技术的主要优势在于:
1、本发明的铁基复合材料设计采用了合适含量范围的Nb和V作为铁基体的增强相元素,充分合理地利用NbC、VC增强相对基体的协同增强作用,使得本发明的铁基复合材料在增强相体积百分数不高的情况下,既具有较高的强度和耐磨性,又具备良好的铸造及切削加工性能。所以本发明的铁基复合材料适用于耐磨性能要求高,同时具有较高强度要求的零部件,尤其适用于制备形状较为复杂的零件,开辟了铁基复合材料的新的应用范围和领域。
2、在熔炼工艺方面进行了优化,进一步提高铁基复合材料的性能。
第一,将铌铁和钒铁合金的加入粒度控制在1~5mm,且采取均匀加入钢液的方式,如实施例中采用中频感应电炉电磁搅拌使其均匀,主要是为了使原位生成的(Nb,V)C均匀细小分布。
第二,加入铌铁和钒铁合金后将温度先控制在1520~1560℃并保温5~8min,主要是通过电磁搅拌使原位反应的充分进行,同时也限制了碳化物的严重长大。然后再升温到1600~1650℃出炉,主要是保证钢液具有良好的浇注成型性。
进一步的优化工艺是在加入铌铁和钒铁合金之前用Al脱氧剂进行预脱氧,从而可防止合金元素加入后的严重氧化。最后的优化工艺是在出炉浇注前采用稀土硅铁合金对钢液进行脱氧和变质处理,主要起进一步脱氧和降低钢液中S的作用,同时改变非金属夹杂物的形态与分布,进一步提高材料的力学性能。
3、本发明为了进一步提高材料的综合性能,特别是同时兼顾材料的强度和塑性的同时提高,对复合材料进行了热处理优化,进一步发挥了Nb、V在钢中的微合金化作用,使其在热处理过程中,析出细小均匀分布于基体中的NbC、VC颗粒及其固溶体,不但能进一步提高增强相的体积分数,同时细化了铁基晶粒,材料的强度、塑性也有较大的提高。