CN106676444B - 一种钴铬钼超合金棒材的成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钴铬钼超合金棒材的成型方法，采用金属钴、金属铬、金属钼为原料，依次经过真空熔炼、电渣重熔、均匀化处理、精锻开坯、轧制成型，最终制备得到钴铬钼超合金棒材。本发明制备方法简单，步骤易于操作，制备工艺中的均匀化处理能够保证铸锭合金成分更加均匀，开坯时，使用精锻设备进行开坯，使其圆周方向受力较为均匀一致，变形均匀，避免该合金因受力不均或温差造成开裂，对坯料表面进行处理后进行轧制，轧制时间短，加工变形率大，效率高，同时该方法加工的棒材尺寸精度高，成材率高，晶粒细小、均匀，机械性能优越。

Description

一种钴铬钼超合金棒材的成型方法
技术领域
本发明涉及一种钴铬钼超合金棒材的成型方法，属于材料成型技术领域。
背景技术
由于人类老龄化程度逐渐加剧，骨关节假体的市场以20%的速度增长，人工关节产品已经成为21世纪初期最具前景的新技术、新产业。钴铬钼超合金具有优良的力学性能、耐腐蚀性能和生物相容性，是骨科金属植入物的重要材料。可用于髋关节柄、膝关节等人体骨关节假体领域，具有不可替代性。但是，钴铬钼超合金属于金属间化合物材料，且铬含量较高，性脆而硬，塑性较差，材料加工困难，致使钴铬钼超合金的棒材产量受到了限制。
为了获得钴铬钼超合金棒材，一般采用铸造或者小变形量方法获取，这些方法获得的钴铬钼超合金的棒材晶粒较为粗大，均匀，机械性能差，在使用过程中无法保证其优良的机械性能和耐腐蚀性能，对使用者有巨大的医学隐患。
发明内容
本发明的目的是为了解决常规自由锻造时钴铬钼超合金铸锭易于开裂和铸造成型的棒材晶粒较为粗大、不均，机械性能差的问题，提供了一种制备方法简单的钴铬钼超合金棒材的成型方法。
本发明采用如下技术方案：一种钴铬钼超合金棒材的成型方法，包括如下步骤
（1）真空熔炼：将金属钴、金属铬、金属钼按质量比为质量比为60～65:25～29:5～8加入至真空感应熔炼炉中，熔炼成电极锭；
（2）电渣重熔：将电极锭置于电渣炉中进行二次重熔，加入渣料后电渣成电渣锭，在重熔过程中采用干燥氩气进行保护；
（3）均匀化处理：将电渣锭在电炉内均匀化处理，随电炉按升温速率为120-150℃/h升温至1160-1200℃，保温12-16h，出炉空冷；
（4）精锻开坯：将均匀化处理后的铸锭加热至1170-1190℃后保温150-180min，然后将铸锭置于精锻机上进行若干道次的精锻开坯，直至达到目标尺寸的精锻开坯料，精锻机的精锻频率90-120次/min，锻压速度90mm/s， 每道次变形量40-60%；
（5）轧制成型：将精锻开坯料采用车床或磨床进行表面处理，除去表面缺陷，加热至1150-1170℃，保温120-150min，然后在轧机上进行轧制，得到钴铬钼超合金棒材。
进一步的，所述真空感应熔炼炉的真空度至少为10-1Pa，真空感应熔炼炉的精炼温度为1540-1580℃，精炼时间为30-40min。
进一步的，所述步骤（4）中初锻温度为1140-1160℃，终锻温度为950-980℃。
进一步的，所述步骤（5）中初轧温度为1120-1140℃，终轧温度为950-980℃。
进一步的，所述步骤（2）中的渣料中的各组分按质量百分比计为：CaF2 ：55%，Al2O3：20%，CaO ：20%，TiO2：5%。
进一步的，所述步骤（4）中每道次精锻开坯前铸锭均需加热至1170-1190℃后保温150-180min。
本发明制备方法简单，步骤易于操作，制备工艺中的均匀化处理能够保证铸锭合金成分更加均匀，开坯时，使用精锻设备进行开坯，使其圆周方向受力较为均匀一致，变形均匀，避免该合金因受力不均或温差造成开裂，对坯料表面进行处理后进行轧制，轧制时间短，加工变形率大，效率高，同时该方法加工的棒材尺寸精度高，成材率高，晶粒细小、均匀，机械性能优越。
附图说明
图1为本发明实施例二中Φ32棒材1/2R处晶粒情况x100倍的电镜图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一：
一种钴铬钼超合金棒材的成型方法：包括如下步骤
采用250kg真空感应熔炼炉，在10-1Pa以上真空度的条件下，把电解钴、电解铬、金属钼熔炼成Φ180mm电极锭，在300kg电渣炉进行二次重熔，加入渣料电渣成Φ260mm电渣锭，使用氩气保护，渣料中的各组分按质量百分比计为：CaF2 ：55%，Al2O3：20%，CaO ：20%，TiO2：5%；
电渣锭在电炉内均匀化处理，随炉升温至1160±10℃，保温16h，出炉空冷；
将均匀化处理后的铸锭加热至1180±10℃保温150min，接着在GFM-SX-32精锻机上，直接开坯，初锻温度约为1150℃，终锻温度约为1020℃；开坯尺寸Φ100*L。
将精锻开坯料采用车床或磨床进行表面处理，除去表面缺陷，加热至1160±10℃，保温120min，接着在430轧机进行轧制，初轧温度约为1130℃，终轧温度约为980℃；棒材尺寸Φ42*L。
轧制棒材表面无宏观缺陷，轧制棒材表面无宏观缺陷，内部金相组织呈纵向拉长变形组织。轧棒两端组织均匀一致，晶粒可达5-6级。
实施例二：
一种钴铬钼超合金棒材的成型方法：包括如下步骤
钴铬钼超合金铸锭的制备方法同上。Φ260的铸锭在电炉内均匀化处理，随炉升温至1200±10℃，保温12h，出炉空冷。
将均匀化处理后的铸锭加热至1180±10℃保温150min，接着在GFM-SX-32精锻机上，直接精锻开坯。初锻温度约为1150℃，终锻温度约为1000℃；开坯尺寸Φ80*L。
将精锻开坯料采用车床或磨床进行表面处理，除去表面缺陷，加热至1160±10℃，保温90min，接着在430轧机进行轧制，初轧温度约为1130℃，终轧温度约为960℃；棒材尺寸Φ32*L。
由图1可知，轧制棒材表面无宏观缺陷，内部金相组织呈纵向拉长变形组织。轧棒两端组织均匀一致，晶粒可达6-7级。

Claims (1)

1.一种钴铬钼超合金棒材的成型方法，其特征在于：包括如下步骤
（1）真空熔炼：将金属钴、金属铬、金属钼按质量比为60～65:25～29:5～8加入至真空感应熔炼炉中，熔炼成电极锭，真空感应熔炼炉的真空度至少为10-1Pa，真空感应熔炼炉的精炼温度为1540-1580℃，精炼时间为30-40min；
（2）电渣重熔：将电极锭置于电渣炉中进行二次重熔，加入渣料后电渣成电渣锭，在重熔过程中采用干燥氩气进行保护，渣料中的各组分按质量百分比计为：CaF2：55%，Al2O3：20%，CaO ：20%，TiO2：5%；
（3）均匀化处理：将电渣锭在电炉内均匀化处理，随电炉按升温速率为120-150℃/h升温至1160-1200℃，保温12-16h，出炉空冷；
（4）精锻开坯：将均匀化处理后的铸锭加热至1170-1190℃后保温150-180min，然后将铸锭置于精锻机上进行若干道次的精锻开坯，直至达到目标尺寸的精锻开坯料，精锻机的精锻频率90-120次/min，锻压速度90mm/s，每道次变形量40-60%，初锻温度为1140-1160℃，终锻温度为950-980℃，每道次精锻开坯前铸锭均需加热至1170-1190℃后保温150-180min；
（5）轧制成型：将精锻开坯料采用车床或磨床进行表面处理，除去表面缺陷，加热至1150-1170℃，保温120-150min，然后在轧机上进行轧制，初轧温度为1120-1140℃，终轧温度为950-980℃，得到钴铬钼超合金棒材。
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