CN111876554A - 一种氧化物冶金强化金属组织的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及氧化物冶金强化技术领域，尤其涉及一种氧化物冶金强化金属组织的方法，包括以下步骤：S1、对金属材料进行熔融保温；S2、对金属液A进行脱氧处理；S3、向金属液B中加入复合金属元素；S4、向金属液B施加脉冲磁场，并令其降温凝固至室温。本发明通过对金属液进行Si‑Mn脱氧，使得金属液最后形成SiO2夹杂物及少量2MnO·SiO2复合化合物，进而对金属液中的夹杂物具有良好的控制效果，另外，再配合脉冲磁场处理和固态相变中的氧化物冶金技术有机结合，使金属液在整个凝固过程中晶粒和组织得以双重细化，极大程度上提高了该金属材料的性能，并且还增强了该金属材料的强韧性。

Description

一种氧化物冶金强化金属组织的方法
技术领域
本发明涉及氧化物冶金强化技术领域，尤其涉及一种氧化物冶金强化金属组织的方法。
背景技术
现代工艺下，通过氧化物冶金技术和电磁处理技术实现细晶强化是两个重要的研究方向。近些年，上述两种技术的基础研究取得了很大进展，磁场控制下的氧化物冶金过程中细晶化的特点及作用机理尚未研究。分析认为，上述双重的细晶化过程不仅是分别作用于凝固过程的不同阶段，而且是既相互独立又相互促进。现有的技术中，还有将脉冲磁场非接触式地施加于氧化物冶金过程中，首先在液-固转变的凝固阶段可有效细化晶粒，生成大量等轴晶或全等轴晶，同时对钢中氧化物的分布、形态、大小、取向和温度变化施以影响，然后在固-固转变的相变阶段脉冲磁场和氧化物夹杂共同作用诱发晶内针状铁素体产生，进一步细化组织，从而达到改善其性能的效果，但是，在其中存在着或多或少的夹杂物，该夹杂物的存在会对该金属材料的性能存在着一定的影响。
因此，我们提出了一种氧化物冶金强化金属组织的方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种氧化物冶金强化金属组织的方法。
一种氧化物冶金强化金属组织的方法，包括以下步骤：
S1、将金属材料投入加热炉内加热熔融成金属液A，过热度100～150℃，保温5～15分钟，由温控系统控制并实时监视；
S2、在MoSi2电阻炉上用Φ为70mm×100mm的MgO坩埚对金属液A进行脱氧，制得金属液B；
S3、向金属液B中加入诱发晶内铁素体的复合合金元素，使金属液B的化学成分为：C含量在0.25～0.6之间，Si含量在0.1～0.4之间，Mn含量在0.5～1.5之间，S含量≤0.045，P含量≤0.045，Ti含量在0～0.05之间，V含量在0～0.1之间，N含量在0～0.01之间；
S4、再对金属液B施加脉冲磁场，并以50～150℃/min的降温速度，对金属液B降温凝固至室温。
一种氧化物冶金强化金属组织的方法，包括以下步骤：
S1、将金属材料投入加热炉内加热熔融成金属液A，过热度120℃，保温10分钟，由温控系统控制并实时监视；
S2、在MoSi2电阻炉上用Φ为70mm×100mm的MgO坩埚对金属液A进行脱氧，制得金属液B；
S3、金属液B中加入诱发晶内铁素体的复合合金元素，使金属液B的化学成分为：C含量为0.42，Si含量为0.2，Mn含量为1.2，S含量为0.042，P含量为0.043，Ti含量为0.02，V含量为0.07，N含量为0.016；
S4、对金属液B施加脉冲磁场，并以120℃/min的降温速度，对金属液B降温凝固至室温。
优选的，所述S1中加热炉采用红外聚焦加热，其炉身为椭圆型镜面密封结构。
优选的，所述S1中加热炉的系统加热区直径为10mm，加热范围为50～1650℃。
优选的，所述S2中脱氧时的温度大小为1873K。
优选的，所述S4中脉冲磁场的磁感应强度为3T，脉宽为700ms且脉冲周期为3s。
相比于现有技术，本发明的有益效果是：
本发明通过对金属液进行Si-Mn脱氧，使得金属液最后形成SiO2夹杂物及少量2MnO·SiO2复合化合物，进而对金属液中的夹杂物具有良好的控制效果，另外，再配合脉冲磁场处理和固态相变中的氧化物冶金技术有机结合，使金属液在整个凝固过程中晶粒和组织得以双重细化，极大程度上提高了该金属材料的性能，并且还增强了该金属材料的强韧性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例：
S1、将金属材料投入加热炉内加热熔融成金属液A，过热度120℃，保温10分钟，由温控系统控制并实时监视；
S2、在1873K环境下，在MoSi2电阻炉上用Φ为70mm×100mm的MgO坩埚对金属液A进行脱氧，制得金属液B；
S3、金属液B中加入诱发晶内铁素体的复合合金元素，使金属液B的化学成分为：C含量为0.42，Si含量为0.2，Mn含量为1.2，S含量为0.042，P含量为0.043，Ti含量为0.02，V含量为0.07，N含量为0.016；
S4、对金属液B施加磁感应强度为3T，脉宽为700ms且脉冲周期为3s的脉冲磁场，并以120℃/min的降温速度，对金属液B降温凝固至室温。
其中，加热炉采用红外聚焦加热，其炉身为椭圆型镜面密封结构，且其系统加热区直径为10mm，加热范围为50～1650℃。
对比例：
S1、将金属材料投入加热炉内加热熔融成金属液A，过热度120℃，保温10分钟，由温控系统控制并实时监视；
S2、金属液A中加入诱发晶内铁素体的复合合金元素，使金属液B的化学成分为：C含量为0.42，Si含量为0.2，Mn含量为1.2，S含量为0.042，P含量为0.043，Ti含量为0.02，V含量为0.07，N含量为0.016；
S3、对金属液A施加磁感应强度为3T，脉宽为700ms且脉冲周期为3s的脉冲磁场，并以120℃/min的降温速度，对金属液A降温凝固至室温。
取实施例和对比例最后凝固的产物，利用高温共聚焦显微镜观察组织演化的过程，再利用金相显微镜和扫描电镜对其形貌结构、尺寸进行分析计算，可以发现，实施例中的产物的性能、强韧性、以及各种效应对奥氏体尺寸及常温下物理性能的影响都更优于对比例。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种氧化物冶金强化金属组织的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将金属材料投入加热炉内加热熔融成金属液A，过热度100～150℃，保温5～15分钟，由温控系统控制并实时监视；
S2、在MoSi2电阻炉上用Φ为70mm×100mm的MgO坩埚对金属液A进行脱氧，制得金属液B；
S3、向金属液B中加入诱发晶内铁素体的复合合金元素，使金属液B的化学成分为：C含量在0.25～0.6之间，Si含量在0.1～0.4之间，Mn含量在0.5～1.5之间，S含量≤0.045，P含量≤0.045，Ti含量在0～0.05之间，V含量在0～0.1之间，N含量在0～0.01之间；
S4、再对金属液B施加脉冲磁场，并以50～150℃/min的降温速度，对金属液B降温凝固至室温。
2.一种氧化物冶金强化金属组织的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将金属材料投入加热炉内加热熔融成金属液A，过热度120℃，保温10分钟，由温控系统控制并实时监视；
S2、在MoSi2电阻炉上用Φ为70mm×100mm的MgO坩埚对金属液A进行脱氧，制得金属液B；
S3、金属液B中加入诱发晶内铁素体的复合合金元素，使金属液B的化学成分为：C含量为0.42，Si含量为0.2，Mn含量为1.2，S含量为0.042，P含量为0.043，Ti含量为0.02，V含量为0.07，N含量为0.016；
S4、对金属液B施加脉冲磁场，并以120℃/min的降温速度，对金属液B降温凝固至室温。
3.根据权利要求1所述的一种氧化物冶金强化金属组织的方法，其特征在于，所述S1中加热炉采用红外聚焦加热，其炉身为椭圆型镜面密封结构。
4.根据权利要求1所述的一种氧化物冶金强化金属组织的方法，其特征在于，所述S1中加热炉的系统加热区直径为10mm，加热范围为50～1650℃。
5.根据权利要求1所述的一种氧化物冶金强化金属组织的方法，其特征在于，所述S2中脱氧时的温度大小为1873K。
6.根据权利要求1所述的一种氧化物冶金强化金属组织的方法，其特征在于，所述S4中脉冲磁场的磁感应强度为3T，脉宽为700ms且脉冲周期为3s。
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