CN111440993A - 一种铁铬铝合金棒材及其制备方法 - Google Patents

一种铁铬铝合金棒材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种铁铬铝合金棒材及其制备方法，所述铁铬铝合金棒材的制备方法采用真空感应熔炼炉冶炼，原材料熔化后，提升合金熔液温度至1550～1580℃后精炼；精炼末期调整合金熔液温度在1530～1550℃后，浇注成电渣重熔用的电极棒；将电极棒的表面抺涂铝粉混合液并烘烤，经电渣重熔冶炼，熔出的整支合金电渣锭中铝含量均匀；合金电渣锭经表面精整、加热锻造和热轧成直条，再将直条剥皮磨光，制得光亮铁铬铝合金棒料，最后将所述光亮铁铬铝合金棒料经氧化焙烧处理，制备出表面形成一层致密、粗糙的耐高温、耐磨氧化层的铁铬铝合金棒材，解决了铁铬铝合金棒材氧化层易脱落、不耐磨、绝缘性差的难题。

Description

一种铁铬铝合金棒材及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金制备领域，尤其涉及一种铁铬铝合金棒材及其制备方法。
背景技术
随着汽车和陶瓷行业的技术进步，需大量使用耐高温合金材料。使用时除要求合金材料在高温下质量稳定和一致性良好外，还对合金材料表面质量也提出了更高要求。目前普遍采用高温合金或金属表面涂耐高温层方式能满足上述要求。但高温合金存在价格昂贵、高温下表面不耐磨、绝缘性差的缺陷。金属表面涂层由于涂层材料自身的本征脆性，在高温下涂层极易发生开裂和剥落，导致涂层失效，严重时还会损害设备造成停工。
铁铬铝合金抗氧化好且价格低廉。在现有技术中，铁铬铝合金主要缺点是高温强度较低，塑性、韧性较差，易脆，经高温使用后，晶粒粗大，导致脆性增加，使用寿命短；同时，若合金中加入微量的稀土元素会在合金表面形成光滑的氧化膜层，合金不耐磨；如果稀土元素加入过多，热加工时会出现裂纹，甚至导致整个材料报废的情况。
铁铬铝合金成分中的铝含量对材料性能影响较大，材料制备过程中电渣重熔工艺时会出现如下问题：在电渣重熔开始期的铝烧损较多，铝含量会比电渣中后期的铝含量低，合金材料成分有偏差，导致合金性能一致性不好。而且，铁铬铝合金在大气气氛下焙烧时，普遍存在合金表面氧化膜层厚度薄，表面光滑，合金耐磨性和绝缘性差，使用时影响生产的连续性和产品稳定性。
发明内容
鉴于上述情况，本发明提供了一种铁铬铝合金棒材及其制备方法，制备的铁铬铝合金棒材在表面会形成一层致密、粗糙的耐高温、耐磨氧化层，解决了铁铬铝合金棒料氧化层易脱落、不耐磨、绝缘性差的难题。
为达此目的，本发明提供一种铁铬铝合金棒材，其表面形成有一层氧化层，按质量百分比计，所述铁铬铝合金棒材的合金成分为碳(C)≤0.03％，铬(Cr)：19.5～22％，铝(Al)：3～5％，钛(Ti)≤0.70％，锆(Zr)≤0.60％，钨(W)≤0.25％，钼(Mo)≤0.30％，钒(V)≤0.25％，铌(Nb)≤0.30％，余量为铁(Fe)。
本发明还提供了一种铁铬铝合金棒材的制备方法，包括如下步骤：
S1：依据权利要求1所述合金成分碳≤0.03％，铬：19.5～22％，铝：3～5％，钛≤0.70％，锆≤0.60％，钨≤0.25％，钼≤0.30％，钒≤0.25％，铌≤0.30％，余量为铁，按质量百分比配制原材料；
S2：采用真空感应熔炼炉冶炼，将步骤S1中准备的铁、铬、碳、钨、钼、钒、铌原材料装入真空熔炼炉坩埚内，升温使坩埚内原材料完全熔化后，再加入步骤S1中的铝、钛、锆原材料进行冶炼，然后提升温度至1550～1580℃，精炼25～50分钟，制得合金熔液；
S3：在精炼末期将所述合金熔液调整至浇注温度，并浇注成电渣重熔用的电极棒，所述浇注温度控制在1530～1550℃；
S4：将所述电极棒表面抺涂铝粉混合液并烘烤，经电渣重熔出合金电渣锭；
S5：所述合金电渣锭经表面精整后，再加热锻造和热轧成直条；
S6：所述直条进行剥皮磨光，制得光亮合金棒料；
S7：将所述光亮合金棒料进行氧化焙烧处理，制备出铁铬铝合金棒材。
优选的，步骤S4中，抺涂所述铝粉混合液并烘烤的步骤包括：
S41：所述电极棒表面去除氧化皮；
S42：配制所述铝粉混合液，并将所述铝粉混合液均匀地涂抺在去除氧化皮的所述电极棒上；
S43：待所述电极棒上涂抺的铝粉混合液自然干燥后，在100～250℃温度下烘烤所述电极棒1～3小时。
优选的，所述铝粉混合液是按所述电极棒质量百分含量0.2～0.4％的工业铝粉与水玻璃(Na2SiO3·9H2O)按质量1：10～20的比例混合搅拌均匀制成的。
进一步的，步骤S42中，所述铝粉混合液从所述电极棒的开始电渣重熔的一端起涂抹至所述电极棒总长度的1/4～2/5处。
优选的，步骤S4中，所述电渣重熔过程中持续通入氩气，同时，在电渣重熔过程中加入所述电极棒质量百分含量0.1～0.3％的铝粒至电渣重熔结束，制备出铝含量均匀的所述合金电渣锭。
进一步的，所述电渣重熔过程中，所述铝粒分两个阶段加入：第一阶段：在电渣重熔正常时加入总质量的25～35％所述铝粒；第二阶段：剩余的所述铝粒均匀的加入至电渣重熔结束。
优选的，步骤S4中，所述电渣重熔所使用的渣系及质量比为Al2O3：CaF2：TiO2＝7：3：1，所述渣系总质量为所述电极棒质量百分含量的4～6％。
优选的，步骤S5中，所述加热锻造和热轧，包括如下步骤：
S51：锻造工艺：将所述合金电渣锭表面精整后，装炉加热至1150～1200℃，保温时间为60分钟；终锻温度大于850℃；锻造成一锻坯，将所述锻坯缓冷至常温；
S52：热轧工艺：将所述锻坯表面精整后，装炉加热至1100～1150℃，保温时间为50分钟；终轧温度大于830℃；热轧成所述直条后堆冷或缓冷至常温。
优选的，步骤S7中，所述氧化焙烧处理是将所述光亮合金棒料放置在通入纯度≥70％的氧气的气氛炉内进行氧化焙烧，焙烧温度为1150～1200℃，保温1.5～2小时，最后随炉冷却至常温。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种铁铬铝合金棒材及其制备方法，制备所述铁铬铝合金棒材的方法：采用真空感应熔炼炉冶炼，待铁、铬、碳、钨、钼、钒、铌原材料完全熔化后，再加入铝、钛、锆原材料，提升合金熔液温度至1550～1580℃后精炼；精炼末期调整合金熔液温度在1530～1550℃后，浇注成电渣重熔用的电极棒；然后将电极棒的表面抺涂铝粉混合液并烘烤，经电渣重熔出合金电渣锭，再经表面精整、加热锻造和热轧成直条；将直条剥皮磨光，制得光亮合金棒料，最后将所述光亮合金棒料经氧化焙烧处理，制备出表面形成一层致密、粗糙的耐高温、耐磨氧化层的铁铬铝合金棒材，解决了铁铬铝合金整支电渣锭不同部位铝含量不均匀以及铁铬铝合金棒材氧化层易脱落、不耐磨、绝缘性差的情况，应用于汽车和陶瓷等行业。其具有如下优点：
(1)通过在合金材料中添加锆、钛、钒、铌、钨、钼等合金成分，使制得的所述铁铬铝合金棒材可获得较好的耐高温、耐磨性能，同时降低合金棒材的脆性倾向。各合金成分中，锆元素起到脱氧、净化和细化晶粒的作用，使合金表面的氧化膜含有陶瓷特性的Zr2O薄膜，有利于增强氧化膜的韧性；钛元素促进形成Zr2O薄膜而减缓Al2O3的形成；钒元素细化晶粒作用强，可提高合金的强度和韧性；铌元素细化晶粒作用，加热至1100～1200℃时，仍可阻止晶粒长大；钼元素有利于改善合金的韧性和耐磨性，提高合金的热强性；钨元素细化晶粒作用，提高合金的耐磨性和热强性；特别是在本发明中没有加入稀土元素，因为在本发明的铁铬铝合金棒材及其制备方法中若加入微量稀土元素后，虽然对热加工有好处，但在后面氧化焙烧处理时，合金会出现氧化膜光滑、不耐磨的情况；若稀土元素加入太多，热加工时会出现裂纹甚至整个材料报废的情况。
(2)采用真空冶炼工艺，能有效控制易烧损的铝、钛、锆等合金元素；在在铁、铬、碳、钨、钼、钒、铌原材料完全熔化完后，再加入铝、钛、锆原材料，以及提温精炼等操作，使铁铬铝合金成分均匀、偏析少。
(3)采用在合金电极棒上涂抺铝粉混合液和在电渣重熔过程中添加铝粒的方式，有效防止合金内铝元素被氧化消耗，得到的整支所述合金电渣锭中的铝含量均匀，解决了合金电渣锭中电渣前端部分的铝含量较低，与电渣后端的铝含量差别较大，材料成分偏差大，导致材料性能不一致的难题。
(4)电渣重熔过程中采用持续通入氩气方式排出和阻隔氧气，使铁铬铝合金中易烧损元素得到有效的控制。
(5)采用增大氧气浓度的氧化焙烧处理方式，制备出铁铬铝合金棒材表面具有一层致密、粗糙、厚度适中的耐高温、耐磨氧化层，避免了在大气气氛下热处理铁铬铝合金棒料时，生成圆滑的薄氧化层的情况，解决了铁铬铝合金棒材氧化层易脱落、不耐磨、绝缘性差的情况。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1
本实施例提供的一种铁铬铝合金棒材，其表面形成有一层致密、粗糙的耐高温、耐磨氧化层；按质量百分比计，所述铁铬铝合金棒材的合金成分为碳(C)≤0.03％，铬(Cr)：19.5～22％，铝(Al)：3～5％，钛(Ti)≤0.70％，锆(Zr)≤0.60％，钨(W)≤0.25％，钼(Mo)≤0.30％，钒(V)≤0.25％，铌(Nb)≤0.30％，余量为铁(Fe)。
制备上述铁铬铝合金棒材的方法，包括如下步骤：
第1步：采用200kg型真空感应熔炼炉冶炼，将上述合金成分按配料比例配置铁、铬、碳、钨、钼、钒、铌、铝、钛、锆原材料，依冶炼顺序，将铁、铬、碳、钨、钼、钒、铌原材料装入真空熔炼炉坩埚内，铝、钛、锆等易烧损原材料装入料槽；抽真空，将炉内真空度抽到60Pa以上，在该真空条件下升温至1500～1550℃，使坩埚内原材料熔化。
第2步：铝、钛、锆等易烧损原材料在上述第1步中的所述坩埚内原材料完全熔化后加入，待全部原材料熔化完后，升功率至160kW，提温至1550～1580℃后，精炼25～50分钟，制得合金熔液。
第3步：在精炼末期将所述合金熔液温度调整到1530～1550℃，浇注成长度1900mm、直径Ф120mm的铁铬铝合金电渣重熔用电极棒；电极棒合金成分的质量百分比分别是碳0.028％、铬21.95％、钛0.68％、锆0.34％、铝4.99％、钼0.12％、钨0.17％、钒0.25％、铌0.29％、铁为余量。
第4步：采用角磨机将整条电极棒表面氧化皮及杂物去除后，放置在通风处。
第5步：所述电极棒称重质量为150kg，配称工业铝粉质量0.30kg和水玻璃(Na2SiO3·9H2O)质量3kg，将工业铝粉加入水玻璃中充分搅拌至均匀，配制出工业铝粉和水玻璃的混合液，即铝粉混合液。
第6步：将所述铝粉混合液均匀地涂抺在电极棒上，涂抺位置从电渣重熔开始端起至电极棒长度的1/4～2/5处，涂抺总长度为475mm。
第7步：待所述电极棒上涂抺的铝粉混合液自然干燥后，送至低温炉内升温至175℃温度后烘烤2小时，自然冷却至常温。
第8步：配制电渣重熔的渣系为Al2O3：CaF2：TiO2渣系，质量比为Al2O3：CaF2：TiO2＝7：3：1，所述渣系总质量为9kg。配称质量为0.15kg的铝粒备用。
第9步：准备开始电渣重熔时，先持续通入氩气，流量为2.5L/min。
第10步：采用液体渣引燃方式电渣重熔，待电流稳定在3200～3500A时，先添加0.038kg铝粒，再将剩余的0.112kg铝粒均匀的加入至电渣重熔结束，得到合金电渣锭。将所述合金电渣锭脱出后缓冷到常温。
取样检测合金电渣锭头部、中部和尾部的合金成分，其结果如表1。
表1合金电渣锭不同位置的合金成分情况(质量百分比％)
位置 C Cr Ti Zr Al W Mo V Nb
头部 0.030 21.90 0.66 0.32 4.88 0.17 0.12 0.25 0.30
中部 0.029 21.98 0.67 0.33 4.89 0.17 0.12 0.25 0.29
尾部 0.028 21.95 0.67 0.33 4.89 0.17 0.12 0.25 0.29
第11步：将合金电渣锭表面精整消除缺陷后，依次进行加热锻造和热轧成直条，其中：
锻造工艺：将表面精整后的所述合金电渣锭，装炉加热至600℃保温45分钟，再升至900℃保温45分钟，继续升至1180℃保温60分钟，将合金电渣锭锻造成50mm(宽)×50mm(厚)×L(长度)的坯；终锻温度大于850℃，得到一锻坯，将所述锻坯缓冷至常温。
热轧工艺：将所述锻坯表面精整后，装炉加热至600℃保温45分钟，再升至900℃保温40分钟，继续升至1160℃保温50分钟，热轧成直径Ф20mm的直条；终轧温度大于830℃，将所述直条堆冷或缓冷至常温。
第12步：将所述直条进行校直，然后在剥皮磨光机进行剥皮磨光，制成直径Ф18mm的光亮合金棒料，光亮合金棒料经金属清洁剂溶液中充分浸泡去除油污，再用清水冲洗干净，最后装入低温炉，升温至200℃保温1小时烘烤干水分。
第13步：将所述光亮合金棒料装入高温气氛炉内进行氧化焙烧处理。升温前，先往气氛炉内通入纯度为90％的氧气，流量为0.3L/min。然后送电升温至900℃保温60分钟，再升至1180℃保温2小时，随炉冷却到常温，制备出所述铁铬铝合金棒材。测量焙烧处理后的铁铬铝合金棒材氧化膜厚度为0.049μm。
实施例2
本实施例提供的一种铁铬铝合金棒材，其表面形成有一层致密、粗糙的耐高温、耐磨氧化层；按质量百分比计，所述铁铬铝合金棒材的合金成分为碳(C)≤0.03％，铬(Cr)：19.5～22％，铝(Al)：3～5％，钛(Ti)≤0.70％，锆(Zr)≤0.60％，钨(W)≤0.25％，钼(Mo)≤0.30％，钒(V)≤0.25％，铌(Nb)≤0.30％，余量为铁(Fe)。
制备上述铁铬铝合金棒材的方法，包括如下步骤：
第1步：采用200kg型真空感应熔炼炉冶炼，将上述合金成分按配料比例配置铁、铬、碳、钨、钼、钒、铌、铝、钛、锆原材料，依冶炼顺序，将铁、铬、碳、钨、钼、钒、铌原材料装入真空熔炼炉坩埚内，铝、钛、锆等易烧损原材料装入料槽；抽真空，将炉内真空度抽到60Pa以上，在该真空条件下升温至1500～1550℃，使坩埚内原材料熔化。
第2步：铝、钛、锆等易烧损原材料在上述第1步中的所述坩埚内原材料完全熔化后加入，待全部原材料熔化完后，升功率至160kW，提温至1550～1580℃后，精炼25～50分钟，制得合金熔液。
第3步：在精炼末期将所述合金熔液温度调整到1530～1550℃，浇注成长度1900mm、直径Ф120mm的铁铬铝合金电渣重熔用电极棒；电极棒合金成分的质量百分比分别是碳0.01％、铬20.80％、钛0.54％、锆0.38％、铝3.63％、钼0.27％、钨0.24％、钒0.19％、铌0.18％、铁为余量。
第4步：采用角磨机将整条电极棒表面氧化皮及杂物去除后，放置在通风处。
第5步：所述电极棒称重质量为150kg，配称工业铝粉质量0.40kg和水玻璃(Na2SiO3·9H2O)质量6kg，将工业铝粉加入水玻璃中充分搅拌至均匀，配制出工业铝粉和水玻璃的混合液，即铝粉混合液。
第6步：将所述铝粉混合液均匀地涂抺在电极棒上，涂抺位置从电渣重熔开始端起至电极棒长度的1/4～2/5处，涂抺总长度为600mm。
第7步：待所述电极棒上涂抺的铝粉混合液自然干燥后，送至低温炉内升温至100℃温度后烘烤3小时，自然冷却至常温。
第8步：配制电渣重熔的渣系为Al2O3：CaF2：TiO2渣系，质量比为Al2O3：CaF2：TiO2＝7：3：1，所述渣系总质量为7.5kg。配称质量为0.3kg的铝粒备用。
第9步：准备开始电渣重熔时，先持续通入氩气，流量为2.5L/min。
第10步：采用液体渣引燃方式电渣重熔，待电流稳定在3200～3500A时，先添加0.09kg铝粒，再将剩余的0.21kg铝粒均匀的加入至电渣重熔结束，得到合金电渣锭。将所述合金电渣锭脱出后缓冷到常温。
取样检测合金电渣锭头部、中部和尾部的合金成分，其结果如表2。
表2合金电渣锭不同位置的合金成分情况(质量百分比％)
位置 C Cr Ti Zr Al W Mo V Nb
头部 0.012 20.76 0.53 0.35 3.54 0.24 0.27 0.18 0.18
中部 0.010 20.81 0.54 0.36 3.55 0.24 0.27 0.18 0.18
尾部 0.010 20.80 0.54 0.36 3.55 0.24 0.27 0.19 0.18
第11步：将合金电渣锭表面精整消除缺陷后，依次进行加热锻造和热轧成直条，其中：
锻造工艺：将表面精整后的所述合金电渣锭，装炉加热至600℃保温45分钟，再升至900℃保温45分钟，继续升至1200℃保温60分钟，将合金电渣锭锻造成50mm(宽)×50mm(厚)×L(长度)的坯；终锻温度大于850℃，得到一锻坯，将所述锻坯缓冷至常温。
热轧工艺：将所述锻坯表面精整后，装炉加热至600℃保温45分钟，再升至900℃保温40分钟，继续升至1150℃保温50分钟，热轧成直径Ф14mm的直条；终轧温度大于830℃，将所述直条堆冷或缓冷至常温。
第12步：将所述直条进行校直，然后在剥皮磨光机进行剥皮磨光，制成直径Ф12mm的光亮合金棒料，光亮合金棒料经金属清洁剂溶液中充分浸泡去除油污，再用清水冲洗干净，最后装入低温炉，升温至200℃保温1小时烘烤干水分。
第13步：将所述光亮合金棒料装入高温气氛炉内进行氧化焙烧处理。升温前，先往气氛炉内通入纯氧气，流量为0.2L/min。然后送电升温至900℃保温40分钟，再升至1200℃保温1.5小时，随炉冷却到常温，制备出所述铁铬铝合金棒材。测量焙烧处理后的铁铬铝合金棒材氧化膜厚度为0.05μm。
实施例3：
本实施例提供的一种铁铬铝合金棒材，其表面形成有一层致密、粗糙的耐高温、耐磨氧化层；按质量百分比计，所述铁铬铝合金棒材的合金成分为碳(C)≤0.03％，铬(Cr)：19.5～22％，铝(Al)：3～5％，钛(Ti)≤0.70％，锆(Zr)≤0.60％，钨(W)≤0.25％，钼(Mo)≤0.30％，钒(V)≤0.25％，铌(Nb)≤0.30％，余量为铁(Fe)。
制备上述铁铬铝合金棒材的方法，包括如下步骤：
第1步：采用200kg型真空感应熔炼炉冶炼，将上述合金成分按配料比例配置铁、铬、碳、钨、钼、钒、铌、铝、钛、锆原材料，依冶炼顺序，将铁、铬、碳、钨、钼、钒、铌原材料装入真空熔炼炉坩埚内，铝、钛、锆等易烧损原材料装入料槽；抽真空，将炉内真空度抽到60Pa以上，在该真空条件下升温至1500～1550℃，使坩埚内原材料熔化。
第2步：铝、钛、锆等易烧损原材料在上述第1步中的所述坩埚内原材料完全熔化后加入，待全部原材料熔化完后，升功率至160kW，提温至1550～1580℃后，精炼25～50分钟，制得合金熔液。
第3步：在精炼末期将所述合金熔液温度调整到1530～1550℃，浇注成长度1900mm、直径Ф120mm的铁铬铝合金电渣重熔用电极棒；电极棒合金成分的质量百分比分别是碳0.02％、铬19.62％、钛0.36％、锆0.59％、铝3.10％、铌0.10％、钨0.15％、钼0.30％、钒0.09％、铁为余量。
第4步：采用角磨机将整条电极棒表面氧化皮及杂物去除后，放置在通风处；
第5步：所述电极棒称重质量为150kg，配称工业铝粉质量0.60kg和水玻璃(Na2SiO3·9H2O)质量12kg，将工业铝粉加入水玻璃中充分搅拌至均匀，配制出工业铝粉和水玻璃的混合液，即铝粉混合液。
第6步：将铝粉混合液均匀地涂抺在电极棒上，涂抺位置从电渣重熔开始端起至铁铬铝合金电极棒长度的1/4～2/5处，涂抺总长度为760mm。
第7步：待所述电极棒上涂抺的铝粉混合液自然干燥后，送至低温炉内升温至250℃温度后烘烤1小时，自然冷却至常温。
第8步：配置电渣重熔的渣系为Al2O3：CaF2：TiO2渣系，质量比为Al2O3：CaF2：TiO2＝7：3：1，渣系总质量为6kg。配称质量为0.45kg的铝粒备用。
第9步：准备开始电渣重熔时，先持续通入纯氩气，流量为2.5L/min。
第10步：采用液体渣引燃方式电渣重熔，待电流稳定在3200～3500A时，先添加0.15kg铝粒，再将剩余的0.30kg铝粒均匀的加入至电渣重熔结束，得到合金电渣锭。将所述合金电渣锭脱出后缓冷到常温。
取样检测合金电渣锭头部、中部和尾部的合金成分，其结果如表3。
表3电渣重熔锭不同位置的合金成分情况(质量百分比％)
位置 C Cr Ti Zr Al W Mo V Nb
头部 0.022 19.57 0.34 0.57 3.01 0.15 0.30 0.08 0.10
中部 0.020 19.63 0.35 0.58 3.02 0.15 0.30 0.09 0.10
尾部 0.021 19.61 0.35 0.58 3.02 0.15 0.30 0.09 0.10
第11步，将合金电渣锭表面精整消除缺陷后，依次进行加热锻造和热轧成直条，其中：
锻造工艺：将表面精整后的所述合金电渣锭，装炉加热至600℃保温30分钟，再升至900℃保温30分钟，继续升至1150℃保温60分钟，将合金电渣锭锻造成50mm(宽)×50mm(厚)×L(长度)的坯；终锻温度大于850℃，得到一锻坯，将所述锻坯缓冷至常温。
热轧工艺：将所述锻坯表面精整后，装炉加热至600℃保温30分钟，再升至900℃保温30分钟，继续升至1100℃保温50分钟，热轧成直径Ф18mm直条；终轧温度大于830℃，将所述直条堆冷或缓冷至常温；
第12步，将所述直条校直，然后在剥皮磨光机剥皮磨光，制成直径Ф16mm的合金光亮棒料，光亮合金棒料经金属清洁剂溶液中充分浸泡去除油污，再用清水冲洗干净，最后装入低温炉，升温至200℃保温1小时烘烤干水分。
第13步，将所述光亮合金棒料装入高温气氛炉内进行氧化焙烧处理。升温前，先往气氛炉内通入纯度为70％的氧气，流量为0.4L/min。然后送电升温至900℃保温40分钟，再升至1150℃保温2小时，随炉冷却到常温，制备出所述铁铬铝合金棒材。测量焙烧处理后的铁铬铝合金棒材氧化膜厚度为0.048μm。
以上描述仅为本发明具体的实施方案，但是本领域的技术人员应当理解，这里只是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书所限定的。因此就本发明申请专利范围所作的同等变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种铁铬铝合金棒材，其特征在于，其表面形成有一层氧化层，按质量百分比计，所述铁铬铝合金棒材的合金成分为碳≤0.03％，铬：19.5～22％，铝：3～5％，钛≤0.70％，锆≤0.60％，钨≤0.25％，钼≤0.30％，钒≤0.25％，铌≤0.30％，余量为铁。
2.一种铁铬铝合金棒材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：依据权利要求1所述合金成分碳≤0.03％，铬：19.5～22％，铝：3～5％，钛≤0.70％，锆≤0.60％，钨≤0.25％，钼≤0.30％，钒≤0.25％，铌≤0.30％，余量为铁，按质量百分比配制原材料；
S2：采用真空感应熔炼炉冶炼，将步骤S1中准备的铁、铬、碳、钨、钼、钒、铌原材料装入真空熔炼炉坩埚内，升温使坩埚内原材料完全熔化后，再加入步骤S1中的铝、钛、锆原材料进行冶炼，然后提升温度至1550～1580℃，精炼25～50分钟，制得合金熔液；
S3：在精炼末期将所述合金熔液调整至浇注温度，并浇注成电渣重熔用的电极棒，所述浇注温度控制在1530～1550℃；
S4：将所述电极棒表面抺涂铝粉混合液并烘烤，经电渣重熔出合金电渣锭；
S5：所述合金电渣锭经表面精整后，再加热锻造和热轧成直条；
S6：所述直条进行剥皮磨光，制得光亮合金棒料；
S7：将所述光亮合金棒料进行氧化焙烧处理，制备出铁铬铝合金棒材。
3.根据权利要求2所述的铁铬铝合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤S4中，抺涂所述铝粉混合液并烘烤的步骤包括：
S41：所述电极棒表面去除氧化皮；
S42：配制所述铝粉混合液，并将所述铝粉混合液均匀地涂抺在去除氧化皮的所述电极棒上；
S43：待所述电极棒上涂抺的铝粉混合液自然干燥后，在100～250℃温度下烘烤所述电极棒1～3小时。
4.根据权利要求2或3所述的铁铬铝合金棒材的制备方法，其特征在于，所述铝粉混合液是按所述电极棒质量百分含量0.2～0.4％的工业铝粉与水玻璃按质量1：10～20的比例混合搅拌均匀制成的。
5.根据权利要求4所述的铁铬铝合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤S42中，所述铝粉混合液从所述电极棒的开始电渣重熔的一端起涂抹至所述电极棒总长度的1/4～2/5处。
6.根据权利要求2所述的铁铬铝合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述电渣重熔过程中持续通入氩气，同时，在电渣重熔过程中加入所述电极棒质量百分含量0.1～0.3％的铝粒至电渣重熔结束，制备出铝含量均匀的所述合金电渣锭。
7.根据权利要求6所述的铁铬铝合金棒材的制备方法，其特征在于，所述电渣重熔过程中，所述铝粒分两个阶段加入：
第一阶段：在电渣重熔正常时加入总质量的25～35％所述铝粒；
第二阶段：剩余的所述铝粒均匀的加入至电渣重熔结束。
8.根据权利要求2所述的铁铬铝合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述电渣重熔所使用的渣系及质量比为Al2O3：CaF2：TiO2＝7：3：1，所述渣系总质量为所述电极棒质量百分含量的4～6％。
9.根据权利要求2所述的铁铬铝合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述加热锻造和热轧，包括如下步骤：
S51：锻造工艺：将所述合金电渣锭表面精整后，装炉加热至1150～1200℃，保温时间为60分钟；终锻温度大于850℃；锻造成一锻坯，将所述锻坯缓冷至常温；
S52：热轧工艺：将所述锻坯表面精整后，装炉加热至1100～1150℃，保温时间为50分钟；终轧温度大于830℃；热轧成所述直条后堆冷或缓冷至常温。
10.根据权利要求2所述的铁铬铝合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤S7中，所述氧化焙烧处理是将所述光亮合金棒料放置在通入纯度≥70％的氧气的气氛炉内进行氧化焙烧，焙烧温度为1150～1200℃，保温1.5～2小时，最后随炉冷却至常温。
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