CN107739896A

CN107739896A - 一种拖车组件

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Publication number: CN107739896A
Application number: CN201711219515.0A
Authority: CN
Inventors: 李光龙
Original assignee: NINGBO YINZHOU LONGTENG TOOLS FACTORY
Current assignee: NINGBO YINZHOU LONGTENG TOOLS FACTORY
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2018-02-27

Abstract

本发明公开了一种拖车组件，属于金属材料技术领域。拖车组件的原料成分及百分含量为：Fe：4‑6％、Zr：0.5‑2.5％、C：0.4‑0.8％、Cr：0.6‑0.8％、Y：0.3‑0.5％、Hg：0.2‑0.4％、Au：0.1‑0.3％、余量为Ni和杂质。原料中的锆是强有力的脱氧和脱氮元素，是除去氧、氮、硫、磷的净化剂，在镍合金中改善镍的低温韧性，作用远优于钒。原料中的汞与金可以形成金汞齐，金汞齐性质较为稳定，且具有较高的耐磨、耐蚀以及高强度的性质，同时，在熔炼过程中，会有汞蔓延，汞与其他金属也会形成汞齐，使得各金属元素间的结合更加紧密。同时，通过激光来将汞齐与合金相结合形成多元合金相，提升产品的综合性能。

Description

一种拖车组件

技术领域

本发明涉及一种拖车组件，属于金属材料领域。

背景技术

拖车常用于日常生活生产中，其材质决定了寿命。以镍为主要材料进行制备，会有较好的性能。镍合金是以镍为基础，加入一定量的碳、钼、铬、锰等元素并控制添加元素含量而组成的合金体系。镍合金具有高强度、高硬度和一定的延性，适合于作结构材料，因此被广泛应用于国防工业和民用工业中，尤其在汽车、摩托车、枪械等行业中占有重要地位。

自19世纪后半期开始，人类生活生产中对材料的要求日益增加，钢的生产使用已经无法满足，由此人类开始着眼于其他材质的合金，以获得更多不同的性能来满足生活生产。

传统的拖车组件通常采用压力加工，使被加工的镍(坯、锭等)产生塑性变形，然后根据镍合金加工温度不同分冷加工和热加工两种。镍合金的主要加工方法有：轧制、铸造、拉拨、挤压等。方法不仅工序繁多，而且在产品的性能如强度、硬度等也有所欠缺。

针对传统镍合金硬度低，不耐磨等缺点，公开号106801165A公开了一种通过添加铋、锰、铜、钨、碲等元素来提高产品的强度和熔点。然而，单纯的添加某些元素并不能很好的解决镍合金的压溃强度、韧性、耐腐蚀性以及降低合金中杂质元素的问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供高强度、高韧性、耐腐蚀以及低杂质元素的拖车组件。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种拖车组件，所述的拖车组件由如下成分及其质量百分比组成：Fe：4-6％、Zr：0.5-2.5％、C：0.4-0.8％、Cr：0.6-0.8％、Y：0.3-0.5％、Hg：0.2-0.4％、Au：0.1-0.3％、余量为Ni和杂质。

在普通的镍合金原料配比中，通常使用锰作为脱氧剂和脱硫剂，虽然锰具有资源丰富、效能多样的特点，但是锰会增加镍晶粒粗化的倾向和回火脆性敏感性，在冶炼浇注和锻轧后冷却不当，容易使镍产生白点。本发明镍合金的原材料中加入的锆是强有力的脱氧和脱氮元素，是除去氧、氮、硫、磷的净化剂，在镍合金中改善镍的低温韧性，作用远优于钒。钇本身耐高温和耐腐蚀，在镍合金中，可以使其本身的特性得以蔓延至合金整体，同时，钇作为一种稀土元素，可以细化镍合金的晶粒，改善镍合金的综合性能。而且，原料中的汞与金可以形成金汞齐，金汞齐性质较为稳定，且具有较高的耐磨、耐蚀以及高强度的性质，同时，在熔炼过程中，会有汞蔓延，汞与其他金属也会形成汞齐，使得各金属元素间的结合更加紧密。

作为优选，在拖车组件原料中，所述杂质包括P＜0.04％、S＜0.04％、N＜0.04％、O＜0.03％。控制杂质含量可以有效避免合金液凝固时产生裂纹。

本发明在合理选用材料配比的同时还提供了另一种技术方案：

拖车组件的制备工艺，所述的方法包括如下步骤：

(1)配料：按上述拖车组件的成分及其质量百分比称取原料，将除汞以外的原料研磨成粉；

(2)汞齐制备：将汞与金粉直接混合形成金汞齐；

(3)熔炼成型：先选取镍粉、铁粉混合，进行第一次激光直射，直至熔融成铁镍合金液，同时快速冷却得铁镍合金，调节激光波长后在铁镍合金表面进行第二次激光直射，将剩余金属混合粉和金汞齐均匀撒在表面，自然冷却得合金坯，最后经切削、机加工后得拖车组件。

本发明以铁镍合金为基础，利用激光能量高、能量集中等优势，可以在极短的时间内熔融铁与镍，使两者充分混合并能快速凝固形成非晶态合金，没有晶界与各向异性，具有高强度、高硬度、良好塑性和优异抗蚀性能，生产能耗低，成本低，极利于器件小型化。具有高强度兼有高韧性、低脆性转变温度的镍合金是较理想的结构材料。要使材料获得这一综合性能，可以通过细化晶粒来完成，在铁镍合金浅表层通过类似粉末冶金方式形成多元合金相，其中的稀土元素钇能细化晶粒，使多元合金部分不仅晶粒结构细小，成分分布均匀，而且韧性强，极耐腐蚀、耐磨损。

作为优选，在步骤(1)中，原料磨粉环境为惰性气体氛围中，惰性气体包括氦气、氩气中的一种。惰性气体氛围能有效保护金属不与空气中的氧气等发生反应，避免混入杂质元素。

作为优选，在步骤(3)中，第一次激光直射的激光波长为100-300nm。选择较小的激光波长，可以集中激光能量，快速熔融铁、镍金属形成合金。

作为优选，在步骤(3)中，快速冷却为将铁镍合金液从1500-2000℃在0.0005-0.001s冷却至100-200℃。合金的快速冷却能形成非晶合金，没有晶界与各向异性，具有高强度、高硬度、良好塑性和优异抗蚀性能。

作为优选，在步骤(3)中，第二次激光直射的激光波长为350-500nm。增加激光波长，降低激光能量，使得其他金属粉末和金汞齐能缓慢熔融并与铁镍合金反应，在铁镍合金浅表层形成多元合金相，提升产品的综合性能。

作为优选，在步骤(3)中，机加工后还包括电镀锌处理，电镀锌分两层，里层厚度为10-20μm，外层厚度为0.1-0.3mm。两层厚度不一的锌保护层可以有效抵抗外界的腐蚀渗透，延长产品寿命。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)原料中的汞与金可以形成金汞齐，金汞齐性质较为稳定，且具有较高的耐磨、耐蚀以及高强度的性质。

(2)原料中的锆是强有力的脱氧和脱氮元素，是除去氧、氮、硫、磷的净化剂，在镍合金中改善镍的低温韧性，作用远优于钒。

(3)钇作为一种稀土元素，可以细化镍合金的晶粒，改善镍合金的综合性能。

(4)快速冷却形成得非晶态合金，没有晶界与各向异性，具有高强度、高硬度、良好塑性和优异抗蚀性能。

(5)产品以镍铁非晶态合金为基础，结合表面晶粒细化的多元合金相层，结构紧密，综合性能优异。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

配料：按上述拖车组件的成分及其质量百分比称取原料，包括Fe：5％、Zr：1.5％、C：0.6％、Cr：0.7％、Y：0.4％、Hg：0.3％、Au：0.2％、余量为Ni和杂质，其中杂质包括P＜0.04％、S＜0.04％、N＜0.04％、O＜0.03％，在氦气氛围中，将除汞以外的原料研磨成粉。

汞齐制备：在常温情况下，将汞与金粉少量、多次直接混合形成多块小体积金汞齐固体。

熔炼成型：先选取镍粉、铁粉混合，设置激光波长为200nm进行第一次激光直射，直至熔融成铁镍合金液，同时将铁镍合金液从1700℃在0.0008s快速冷却至150℃得铁镍合金，将剩余金属混合粉和金汞齐均匀撒在表面，调节激光波长为420nm在铁镍合金表面进行第二次激光直射，自然冷却后得合金坯，经切削、机加工后得拖车组件半成品，在半成品表面电镀两层锌，里层厚度为15μm，外层厚度为0.2mm得拖车组件成品。

实施例2

配料：按上述拖车组件的成分及其质量百分比称取原料，包括Fe：4％、Zr：0.5％、C：0.4％、Cr：0.6％、Y：0.3％、Hg：0.2％、Au：0.1％、余量为Ni和杂质，其中杂质包括P＜0.04％、S＜0.04％、N＜0.04％、O＜0.03％，在氦气氛围中，将除汞以外的原料研磨成粉。

实施例3

配料：按上述拖车组件的成分及其质量百分比称取原料，包括Fe：6％、Zr：2.5％、C：0.8％、Cr：0.8％、Y：0.5％、Hg：0.4％、Au：0.3％、余量为Ni和杂质，其中杂质包括P＜0.04％、S＜0.04％、N＜0.04％、O＜0.03％，在氦气氛围中，将除汞以外的原料研磨成粉。

实施例4

熔炼成型：先选取镍粉、铁粉混合，设置激光波长为100nm进行第一次激光直射，直至熔融成铁镍合金液，同时将铁镍合金液从1500℃在0.0005s快速冷却至100℃得铁镍合金，将剩余金属混合粉和金汞齐均匀撒在表面，调节激光波长为350nm在铁镍合金表面进行第二次激光直射，自然冷却后得合金坯，经切削、机加工后得拖车组件半成品，在半成品表面电镀两层锌，里层厚度为10μm，外层厚度为0.1mm得拖车组件成品。

实施例5

熔炼成型：先选取镍粉、铁粉混合，设置激光波长为300nm进行第一次激光直射，直至熔融成铁镍合金液，同时将铁镍合金液从2000℃在0.001s快速冷却至200℃得铁镍合金，将剩余金属混合粉和金汞齐均匀撒在表面，调节激光波长为500nm在铁镍合金表面进行第二次激光直射，自然冷却后得合金坯，经切削、机加工后得拖车组件半成品，在半成品表面电镀两层锌，里层厚度为20μm，外层厚度为0.3mm得拖车组件成品。

对比例1

与实施例1的区别仅在于，对比例1原料中不含Hg、Au。

对比例2

与实施例1的区别仅在于，对比例2原料中不含Y。

对比例3

与实施例1的区别仅在于，对比例3直接将原料熔融形成合金。

对比例4

与实施例1的区别仅在于，对比例4中第一次激光直射后不进行快冷处理，而是自然冷却。

对比例5

与实施例1的区别仅在于，对比例5中产品只电镀一层锌。

将实施例1-5及对比例1-5的产品进行测试，测试其强度、韧性、耐腐蚀性和硬度，结果如表1所示：

表1：实施例1-5及对比例1-5中产品的性能

从表中数据可以看出，金汞齐的存在，对产品的强度、硬度和韧性都有较大的提升，而以镍铁非晶态合金为基础，结合表面晶粒细化的多元合金相层，结构紧密，综合性能优于单纯的晶态或非晶态合金。厚度不一的锌保护层可以有效抵抗外界的腐蚀渗透，延长产品寿命。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims

1.一种拖车组件，其特征在于，所述的拖车组件由如下成分及其质量百分比组成：Fe：4-6％、Zr：0.5-2.5％、C：0.4-0.8％、Cr：0.6-0.8％、Y：0.3-0.5％、Hg：0.2-0.4％、Au：0.1-0.3％、余量为Ni和杂质。

2.根据权利要求1所述的拖车组件，其特征在于，所述杂质包括P＜0.04％、S＜0.04％、N＜0.04％、O＜0.03％。

3.一种拖车组件的制备工艺，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

(1)配料：按权利要求1所述拖车组件的成分及其质量百分比称取原料，将除汞以外的原料研磨成粉；

(2)汞齐制备：将汞与金粉直接混合形成金汞齐；

4.根据权利要求3所述的一种拖车组件的制备工艺，其特征在于，在惰性气体氛围中将原料研磨成粉。

5.根据权利要求4所述的一种拖车组件的制备工艺，其特征在于，所述惰性气体为氦气、氩气中的一种。

6.根据权利要求3所述的一种拖车组件的制备工艺，其特征在于，第一次激光直射的激光波长为100-300nm。

7.根据权利要求3所述的一种拖车组件的制备工艺，其特征在于，快速冷却为将铁镍合金液从1500-2000℃在0.0005-0.001s冷却至100-200℃。

8.根据权利要求3所述的一种拖车组件的制备工艺，其特征在于，第二次激光直射的激光波长为350-500nm。

9.根据权利要求3所述的一种拖车组件的制备工艺，其特征在于，机加工后还包括电镀锌处理。

10.根据权利要求9所述的一种拖车组件的制备工艺，其特征在于，电镀锌分两层，里层厚度为10-20μm，外层厚度为0.1-0.3mm。