CN107034419A - 一种耐腐蚀金属材料及其生产工艺 - Google Patents

一种耐腐蚀金属材料及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀金属材料及其生产工艺，该金属材料由如下重量百分比的成分组成：碳1～5%、硅0.01～0.08%、锰0.02～0.08%、镍1.2～3%、锆0.06～0.12%、锑0.02～0.23%、锡0.12～0.18%，余量为铁和不可避免的杂质。该金属材料的生产工艺通过电炉熔化，将金属元素成分充分混合均匀，转炉精炼、浇铸成型、热处理、回火制得。本发明的金属材料通过添加多种金属元素和稀土元素，提高了其导电性和导热性，降低了淬火性，机械性能和力学性能优良，适合作为厨房或手术室用刀具的材料。

Description

一种耐腐蚀金属材料及其生产工艺
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种耐腐蚀金属材料及其生产工艺。
背景技术
合金，是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金。耐腐蚀的基本合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等，以满足各种用途对耐腐蚀组织和性能的要求。合金材料容易被氯离子腐蚀，因为铬、镍、氯是同位原素，同位原素会进行互换同化从而形成不锈钢的腐蚀。但是，常规的合金金属材料在长期使用中，仍然存在不耐磨、不耐腐蚀的缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种耐腐蚀金属材料及其生产工艺，该金属材料通过添加多种金属元素和稀土元素，提高了其导电性和导热性，降低了淬火性，机械性能和力学性能优良，适合作为厨房或手术室用刀具的材料。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种耐腐蚀金属材料，由如下重量百分比的成分组成：碳1～5%、硅0.01～0.08%、锰0.02～0.08%、镍1.2～3%、锆0.06～0.12%、锑0.02～0.23%、锡0.12～0.18%，余量为铁和不可避免的杂质。
优选地，由如下重量百分比的成分组成：碳2%、硅0.05%、锰0.06%、镍2.5%、锆0.08%、锑0.15%、锡0.16%，余量为铁和不可避免的杂质。
上述耐腐蚀金属材料的生产工艺，包括如下步骤：
（1）电炉熔化：将铁、碳、硅、铁锰合金、铁镍合金、铁锡合金在氮气保护下加入熔炉熔融，石墨棒搅拌20～30min后，加入锆、锑，升高温度熔化成合金熔液；
（2）转炉精炼：将合金熔液转入精炼炉，在1250～1300℃精炼8～10小时，待杂气和渣滓完全浮出熔体液面后，过滤除去杂质；
（3）浇铸成型：将精炼除杂后的合金熔液浇铸成转子型坯；
（4）热处理：对转子型坯在1500～1600℃热处理2～3小时得到该金属材料。
优选地，所述步骤（1）中铁镍合金中镍的含量为60～80%，铁锰合金中锰的含量为30～40%，铁锡合金中锡的含量为10～25%。
优选地，所述步骤（1）石墨棒搅拌保持20～40rpm/min的低转速。
优选地，所述步骤（1）加入锆、锑后，升高温度至1100～1200℃。
优选地，所述步骤（3）浇铸时施以10～20MPa的压力。
优选地，所述步骤（4）热处理后还需在 450～500℃下实施回火处理，再自然降至室温。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的耐腐蚀金属材料以铁为主要成分，其他成分中碳用以提高材料的强度和韧度，硅用以脱氧，锰用以提高材料韧性，镍用以提高磁特性，锆用以提高其稳定性，锑用以提高材料表面的张力和粘性，多种金属元素、稀土元素配合，提高了材料的导电性和导热性，降低了淬火性，强度高，抗氧化、耐腐蚀、耐热，机械性能和力学性能优良，适合作为厨房或手术室用刀具的材料。
（2）本发明的耐腐蚀金属材料的生产工艺首先通过电炉熔化，将金属元素成分充分混合均匀，转炉精炼发挥了各元素的功能特性，浇铸成型、热处理、回火使得该材料均质稳定，机械性能良好。该生产工艺能耗较低，工艺简单，适合大规模生产。
具体实施方式
以下结合具体实施例对发明作进一步详细的描述。
实施例1
本实施例的耐腐蚀金属材料，由如下重量百分比的成分组成：
碳 1%；
硅 0.03%；
锰 0.05%；
镍 1.6%；
锆 0.08%；
锑 0.07%；
锡 0.13%；
余量为铁和不可避免的杂质。
上述耐腐蚀金属材料的生产工艺，包括如下步骤：
（1）电炉熔化：将铁、碳、硅、铁锰合金、铁镍合金、铁锡合金在氮气保护下加入熔炉熔融，石墨棒搅拌20～30min后，加入锆、锑，升高温至1150℃，熔化成合金熔液，其中，铁镍合金中镍的含量为60～80%，铁锰合金中锰的含量为30～40%，铁锡合金中锡的含量为10～25%，石墨棒搅拌保持30rpm/min的低转速；
（2）转炉精炼：将合金熔液转入精炼炉，在1260℃精炼10小时，待杂气和渣滓完全浮出熔体液面后，过滤除去杂质；
（3）浇铸成型：将精炼除杂后的合金熔液浇铸成转子型坯，浇铸时施以15MPa的压力；
（4）热处理：对转子型坯在1550℃热处理2.5小时，460℃下实施回火处理，再自然降至室温。
实施例2
本实施例的耐腐蚀金属材料，由如下重量百分比的成分组成：
碳 1.6%；
硅 0.04%；
锰 0.06%；
镍 1.5%；
锆 0.06%；
锑 0.03%；
锡 0.12%；
余量为铁和不可避免的杂质。
上述耐腐蚀金属材料的生产工艺，包括如下步骤：
（1）电炉熔化：将铁、碳、硅、铁锰合金、铁镍合金、铁锡合金在氮气保护下加入熔炉熔融，石墨棒搅拌20～30min后，加入锆、锑，升高温至1180℃，熔化成合金熔液，其中，铁镍合金中镍的含量为60～80%，铁锰合金中锰的含量为30～40%，铁锡合金中锡的含量为10～25%，石墨棒搅拌保持40rpm/min的低转速；
（2）转炉精炼：将合金熔液转入精炼炉，在1270℃精炼10小时，待杂气和渣滓完全浮出熔体液面后，过滤除去杂质；
（3）浇铸成型：将精炼除杂后的合金熔液浇铸成转子型坯，浇铸时施以20MPa的压力；
（4）热处理：对转子型坯在1580℃热处理2.8小时，480℃下实施回火处理，再自然降至室温。
实施例3
本实施例的耐腐蚀金属材料，由如下重量百分比的成分组成：
碳 2.2%；
硅 0.05%；
锰 0.05%；
镍 1.6%；
锆 0.08%；
锑 0.05%；
锡 0.14%；
余量为铁和不可避免的杂质。
上述耐腐蚀金属材料的生产工艺，包括如下步骤：
（1）电炉熔化：将铁、碳、硅、铁锰合金、铁镍合金、铁锡合金在氮气保护下加入熔炉熔融，石墨棒搅拌20～30min后，加入锆、锑，升高温至1180℃，熔化成合金熔液，其中，铁镍合金中镍的含量为60～80%，铁锰合金中锰的含量为30～40%，铁锡合金中锡的含量为10～25%，石墨棒搅拌保持20rpm/min的低转速；
（2）转炉精炼：将合金熔液转入精炼炉，在1280℃精炼10小时，待杂气和渣滓完全浮出熔体液面后，过滤除去杂质；
（3）浇铸成型：将精炼除杂后的合金熔液浇铸成转子型坯，浇铸时施以18MPa的压力；
（4）热处理：对转子型坯在1560℃热处理2.5小时，480℃下实施回火处理，再自然降至室温。
实施例4
本实施例的耐腐蚀金属材料，由如下重量百分比的成分组成：
碳 2.4%；
硅 0.05%；
锰 0.06%；
镍 1.7%；
锆 0.09%；
锑 0.08%；
锡 0.15%；
余量为铁和不可避免的杂质。
上述耐腐蚀金属材料的生产工艺，包括如下步骤：
（1）电炉熔化：将铁、碳、硅、铁锰合金、铁镍合金、铁锡合金在氮气保护下加入熔炉熔融，石墨棒搅拌20～30min后，加入锆、锑，升高温至1180℃，熔化成合金熔液，其中，铁镍合金中镍的含量为60～80%，铁锰合金中锰的含量为30～40%，铁锡合金中锡的含量为10～25%，石墨棒搅拌保持20rpm/min的低转速；
（2）转炉精炼：将合金熔液转入精炼炉，在1280℃精炼10小时，待杂气和渣滓完全浮出熔体液面后，过滤除去杂质；
（3）浇铸成型：将精炼除杂后的合金熔液浇铸成转子型坯，浇铸时施以18MPa的压力；
（4）热处理：对转子型坯在1560℃热处理2.5小时，480℃下实施回火处理，再自然降至室温。
实施例5
本实施例的耐腐蚀金属材料，由如下重量百分比的成分组成：
碳 2.8%；
硅 0.06%；
锰 0.08%；
镍 1.8%；
锆 0.12%；
锑 0.1%；
锡 0.16%；
余量为铁和不可避免的杂质。
上述耐腐蚀金属材料的生产工艺，包括如下步骤：
（1）电炉熔化：将铁、碳、硅、铁锰合金、铁镍合金、铁锡合金在氮气保护下加入熔炉熔融，石墨棒搅拌20～30min后，加入锆、锑，升高温至1180℃，熔化成合金熔液，其中，铁镍合金中镍的含量为60～80%，铁锰合金中锰的含量为30～40%，铁锡合金中锡的含量为10～25%，石墨棒搅拌保持20rpm/min的低转速；
（2）转炉精炼：将合金熔液转入精炼炉，在1280℃精炼10小时，待杂气和渣滓完全浮出熔体液面后，过滤除去杂质；
（3）浇铸成型：将精炼除杂后的合金熔液浇铸成转子型坯，浇铸时施以18MPa的压力；
（4）热处理：对转子型坯在1560℃热处理2.5小时，480℃下实施回火处理，再自然降至室温。
实施例6
本实施例的耐腐蚀金属材料，由如下重量百分比的成分组成：
碳 4.6%；
硅 0.08%；
锰 0.08%；
镍 2.5%；
锆 0.10%；
锑 0.22%；
锡 0.12%；
余量为铁和不可避免的杂质。
上述耐腐蚀金属材料的生产工艺，包括如下步骤：
（1）电炉熔化：将铁、碳、硅、铁锰合金、铁镍合金、铁锡合金在氮气保护下加入熔炉熔融，石墨棒搅拌20～30min后，加入锆、锑，升高温至1180℃，熔化成合金熔液，其中，铁镍合金中镍的含量为60～80%，铁锰合金中锰的含量为30～40%，铁锡合金中锡的含量为10～25%，石墨棒搅拌保持20rpm/min的低转速；
（2）转炉精炼：将合金熔液转入精炼炉，在1280℃精炼10小时，待杂气和渣滓完全浮出熔体液面后，过滤除去杂质；
（3）浇铸成型：将精炼除杂后的合金熔液浇铸成转子型坯，浇铸时施以18MPa的压力；
（4）热处理：对转子型坯在1560℃热处理2.5小时，480℃下实施回火处理，再自然降至室温。
本发明的金属材料通过添加多种金属元素和稀土元素，提高了其导电性和导热性，降低了淬火性，机械性能和力学性能优良，适合作为厨房或手术室用刀具的材料。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种耐腐蚀金属材料，其特征在于，由如下重量百分比的成分组成：碳1～5%、硅0.01～0.08%、锰0.02～0.08%、镍1.2～3%、锆0.06～0.12%、锑0.02～0.23%、锡0.12～0.18%，余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀金属材料，其特征在于，由如下重量百分比的成分组成：碳2%、硅0.05%、锰0.06%、镍2.5%、锆0.08%、锑0.15%、锡0.16%，余量为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的耐腐蚀金属材料的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）电炉熔化：将铁、碳、硅、铁锰合金、铁镍合金、铁锡合金在氮气保护下加入熔炉熔融，石墨棒搅拌20～30min后，加入锆、锑，升高温度熔化成合金熔液；
（2）转炉精炼：将合金熔液转入精炼炉，在1250～1300℃精炼8～10小时，待杂气和渣滓完全浮出熔体液面后，过滤除去杂质；
（3）浇铸成型：将精炼除杂后的合金熔液浇铸成转子型坯；
（4）热处理：对转子型坯在1500～1600℃热处理2～3小时得到该金属材料。
4.根据权利要求3所述的耐腐蚀金属材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（1）中铁镍合金中镍的含量为60～80%，铁锰合金中锰的含量为30～40%，铁锡合金中锡的含量为10～25%。
5.根据权利要求3所述的耐腐蚀金属材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（1）石墨棒搅拌保持20～40rpm/min的低转速。
6.根据权利要求3所述的耐腐蚀金属材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（1）加入锆、锑后，升高温度至1100～1200℃。
7.根据权利要求3所述的耐腐蚀金属材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（3）浇铸时施以10～20MPa的压力。
8.根据权利要求3所述的耐腐蚀金属材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（4）热处理后还需在 450～500℃下实施回火处理，再自然降至室温。
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