CN110983108A - 一种高温合金材料用新型铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温合金材料用新型铸造工艺，该高温合金材料按照质量百分比由以下的各组分组成：金属铬16.2％、纯铁8％、锰0.5％、镍75.1，余量为电解铝、脱氧3#(Ni‑Mg)、脱氧4#(Ni‑Ca)以及回炉料，该新型铸造工艺包括以下步骤：装料：将纯铁和镍装入坩埚中；纯铁和镍完全熔化后，加入铬到完成熔化，升温到1550℃，并且保持2‑3h，加入锰；步骤三、离心铸造按工艺执行，钢水温度1680℃，离心机转速1550转/分钟；本发明的一种高温合金材料用新型铸造工艺，有很高的回火稳定性和高温强硬度，延伸率≥20％，在820℃高温时，抗拉强度≥920MPa,延伸率≥22％，同时该合金材料的抗拉强度≥860MPa,表面硬度≥320HB，使用寿命为常规材质的基础上提高1倍以上，更具使用价值。
Description
技术领域
本发明属于高温合金技术领域，特别涉及一种高温合金材料用新型铸造工艺。
背景技术
高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，又被称为“超合金，”主要应用于航空航天领域和能源领域
高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料；并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。
基于上述性能特点，且高温合金的合金化程度较高，又被称为“超合金”，是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。按基体元素来分，高温合金又分为铁基、镍基、钴基等高温合金。铁基高温合金使用温度一般只能达到750～780℃，对于在更高温度下使用的耐热部件，则采用镍基和难熔金属为基的合金。镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位，它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件；
而目前高温合金材料制备工艺生产出来的高温合金不具备回火稳定性和高温强硬度，为此，我们提出一种高温合金材料用新型铸造工艺。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种高温合金材料用新型铸造工艺，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种高温合金材料，该高温合金材料按照质量百分比由以下的各组分组成：金属铬16.2％、纯铁8％、锰0.5％、镍75.1，余量为电解铝、脱氧3#(Ni-Mg)、脱氧4#(Ni-Ca)以及回炉料。
优选的，金属铬的纯度为99.02％。
优选的，锰的纯度为99.9％。
一种高温合金材料用新型铸造工艺，该新型铸造工艺包括以下步骤：
步骤一、装料：将纯铁和镍装入坩埚中；
步骤二、纯铁和镍完全熔化后，加入铬到完成熔化，升温到1550℃，并且保持2-3h，加入锰，造渣打净渣，把4份脱氧3#(Ni-Mg)、3份脱氧4#(Ni-Ca)每隔三分钟加到液面脱氧，造渣升温到1640℃出钢，把一份脱氧4#(Ni-Ca)脱氧剂和铝在出钢前加入钢包中；
步骤三、离心铸造按工艺执行，钢水温度1680℃，离心机转速1550转/分钟。
优选的，离心铸造的模筒温度280℃。
优选的，离心铸造的浇包温度＞1000℃。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该高温合金材料用新型铸造工艺，有很高的回火稳定性和高温强硬度，延伸率≥20％，在820℃高温时，抗拉强度≥920MPa,延伸率≥22％，同时该合金材料的抗拉强度≥860MPa,表面硬度≥320HB，使用寿命为常规材质的基础上提高1倍以上，更具使用价值。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
本发明的一种高温合金材料，该高温合金材料按照质量百分比由以下的各组分组成：金属铬(99.02％)16.2％、纯铁8％、锰(99.9％)0.5％、镍75.1，余量为电解铝、脱氧3#(Ni-Mg)、脱氧4#(Ni-Ca)以及回炉料。
在制备时，将纯铁和镍装入坩埚中；纯铁和镍完全熔化后，加入铬到完成熔化，升温到1550℃，并且保持2-3h，加入锰，造渣打净渣，把4份脱氧3#(Ni-Mg)、3份脱氧4#(Ni-Ca)每隔三分钟加到液面脱氧，造渣升温到1640℃出钢，把一份脱氧4#(Ni-Ca)脱氧剂和铝在出钢前加入钢包中；离心铸造按工艺执行，钢水温度1680℃，离心机转速1550转/分钟，离心铸造的模筒温度280℃离心铸造的浇包温度＞1000℃，经过离心铸造最终制备高温合金材料。
实施例1
取适量的纯铁和镍装入坩埚中；纯铁和镍完全熔化后，加入铬到完成熔化，升温到1550℃，并且保持2h，加入锰，造渣打净渣，把4份脱氧3#(Ni-Mg)、3份脱氧4#(Ni-Ca)每隔三分钟加到液面脱氧，造渣升温到1640℃出钢，把一份脱氧4#(Ni-Ca)脱氧剂和铝在出钢前加入钢包中；离心铸造按工艺执行，钢水温度1680℃，离心机转速1550转/分钟，离心铸造的模筒温度280℃离心铸造的浇包温度为1100℃，经过离心铸造最终制备高温合金材料。
经检测，制得的高温合金材料具有回火稳定性和高温强硬度，延伸率≥20％，在820℃高温时，抗拉强度≥820MPa,延伸率≥20％，同时该合金材料的抗拉强度≥880MPa,表面硬度≥310HB，使用寿命为常规材质的基础上提高1.2倍。
实施例2
取适量的纯铁和镍装入坩埚中；纯铁和镍完全熔化后，加入铬到完成熔化，升温到1550℃，并且保持3h，加入锰，造渣打净渣，把4份脱氧3#(Ni-Mg)、3份脱氧4#(Ni-Ca)每隔三分钟加到液面脱氧，造渣升温到1640℃出钢，把一份脱氧4#(Ni-Ca)脱氧剂和铝在出钢前加入钢包中；离心铸造按工艺执行，钢水温度1680℃，离心机转速1550转/分钟，离心铸造的模筒温度280℃离心铸造的浇包温度1120℃，经过离心铸造最终制备高温合金材料。
经检测，制得的高温合金材料具有回火稳定性和高温强硬度，延伸率≥21％，在820℃高温时，抗拉强度≥830MPa,延伸率≥21％，同时该合金材料的抗拉强度≥980MPa,表面硬度≥330HB，使用寿命为常规材质的基础上提高1倍。
实施例3
取适量的纯铁和镍装入坩埚中；纯铁和镍完全熔化后，加入铬到完成熔化，升温到1550℃，并且保持2.5h，加入锰，造渣打净渣，把4份脱氧3#(Ni-Mg)、3份脱氧4#(Ni-Ca)每隔三分钟加到液面脱氧，造渣升温到1640℃出钢，把一份脱氧4#(Ni-Ca)脱氧剂和铝在出钢前加入钢包中；离心铸造按工艺执行，钢水温度1680℃，离心机转速1550转/分钟，离心铸造的模筒温度280℃离心铸造的浇包温度为1110℃，经过离心铸造最终制备高温合金材料。
经检测，制得的高温合金材料具有回火稳定性和高温强硬度，延伸率≥23％，在830℃高温时，抗拉强度≥830MPa,延伸率≥21％，同时该合金材料的抗拉强度≥890MPa,表面硬度≥320HB，使用寿命为常规材质的基础上提高1.2倍。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种高温合金材料，其特征在于，该高温合金材料按照质量百分比由以下的各组分组成：金属铬16.2％、纯铁8％、锰0.5％、镍75.1，余量为电解铝、脱氧3#(Ni-Mg)、脱氧4#(Ni-Ca)以及回炉料。
2.根据权利要求1所述的高温合金材料用新型铸造工艺，其特征在于，金属铬的纯度为99.02％。
3.根据权利要求1所述的高温合金材料用新型铸造工艺，其特征在于：，锰的纯度为99.9％。
4.根据权利要求1所述的一种高温合金材料用新型铸造工艺，其特征在于：该新型铸造工艺包括以下步骤：
步骤一、装料：将纯铁和镍装入坩埚中；
步骤二、纯铁和镍完全熔化后，加入铬到完成熔化，升温到1550℃，并且保持2-3h，加入锰，造渣打净渣，把4份脱氧3#(Ni-Mg)、3份脱氧4#(Ni-Ca)每隔三分钟加到液面脱氧，造渣升温到1640℃出钢，把一份脱氧4#(Ni-Ca)脱氧剂和铝在出钢前加入钢包中；
步骤三、离心铸造按工艺执行，钢水温度1680℃，离心机转速1550转/分钟。
5.根据权利要求4所述的一种高温合金材料用新型铸造工艺的制造方法，其特征在于：离心铸造的模筒温度280℃。
6.根据权利要求4所述的高温合金材料用新型铸造工艺的制造方法，其特征在于：离心铸造的浇包温度＞1000℃。
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| RU2563403C1 (ru) * | 2014-07-09 | 2015-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ производства безуглеродистых литейных жаропрочных сплавов на основе никеля |
| CN107739892A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-02-27 | 山东瑞泰新材料科技有限公司 | 镍基铸造高温合金的真空冶炼工艺 |
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