CN114540669A - 一种用于戒指环的钴铬合金及其制备方法 - Google Patents

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张振山
孙振忠
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Abstract

本发明涉及一种用于戒指环的钴铬合金，合金成分重量百分比为：Cr：25.0‑30.0wt.％、Mo：0.5‑5.0wt.％、Mn：0.5‑1.5wt.％、Fe：0.2‑1.0wt.％、Ti：0.1‑0.6wt.％、C：0.15‑0.35wt.％，余量为Co；本发明还涉及一种用于戒指环的钴铬合金的制备方法，包括称取合金成分、冶炼、铸造、热处理工序，本发明的目的是提供一种用于戒指环的钴铬合金及其制备方法，该材料具有优异的塑性和抗弯强度，生产成本低、工艺窗口宽，有着巨大的应用前景。

Description

一种用于戒指环的钴铬合金及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料加工技术领域，涉及一种用于戒指环的钴铬合金。
背景技术
钴铬合金是一种常用的材料，广泛地应用于航天航空、生物医疗等领域；用于航空航天和生物医疗的钴铬合金具有较好的耐磨性和硬度，但是韧性和塑性较差；戒指环常用的材料为一些金、银、铂等贵金属，生产成本大，但钴铬合金有较好的耐磨性和光泽性，且成本低；然而目前钴铬合金存在韧性和塑性较差的缺陷，因此亟需设计一种能够提高韧性和塑性的钴铬合金，以便能够替代金、银、铂等贵金属在戒指环上的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于戒指环的钴铬合金及其制备方法，通过改变FCC相(高温相)和HCP相在合金中占比可以很好地解决韧性和塑性差的问题；加入Fe、Mn、C可以较好的稳定FCC相，使FCC相在合金中占比提高，增加了合金的韧性和塑性，加入Ti，可形成析出物TiC，起到细化晶粒的目的；以解决现有钴铬合金用于戒指环中存在的问题。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种用于戒指环的钴铬合金,合金成分重量百分比为：Cr：25.0-30.0wt.％、Mo：0.5-5.0wt.％、Mn：0.5-1.5wt.％、Fe：0.2-1.0wt.％、Ti：0.1-0.6wt.％、C：0.15-0.35wt.％，余量为Co。
本发明的另一技术方案为：一种用于戒指环的钴铬合金及其制备方法，包括如下步骤；
1)、称取合金成分，按照合金成分重量百分比称取相应的Cr、Mo、Mn、Fe、Ti、C和Co；
2)、冶炼、铸造，将步骤1)中称取的合金成分进行真空冶炼，然后再1450-1600℃温度进行铸造，得到铸胚；
3)、热处理，将得到的铸坯，在1200-1400℃保温1h，水淬至室温，然后再700-900℃保温2h，水淬至室温，即得到本发明的一种用于戒指环的钴铬合金。
通过以上步骤得到钴铬合金，各相组织的范围为：FCC相45％-55％、HCP相45％-55％；抗弯强度的范围为：1900MPa-2400MPa。
本发明的有益效果为：
1、在传统的戒指环行业，基本上使用的是金、银、铂等贵金属，将钴铬合金运用到戒指环上，可以大大减少生产成本；钴铬合金的“生物相容性”好，所以钴铬合金在戒指环行业有着巨大的应用前景。
2、加入一定含量的Fe、Mn、C，可以很好的增加钴铬合金中FCC相；在小幅度减小钴铬合金硬度的情况下，提高了钴铬合金的塑性和韧性。
3、本发明通过热力学及动力学计算，设计合理的合金成分，得到更多的FCC相及一定含量的析出物，使钴铬合金拥有较好的塑性和抗弯强度，由此获得用于戒指环的钴铬合金。
本发明以科学、合理的合金系统设计为基础，通过冶炼、铸造和热处理工艺，制备用于戒指环的钴铬合金，本发明的创新性体现如下：1)通过热力学、动力学及物理冶金原理对用于戒指环钴铬合金进行合金系统设计；2)通过理论计算设计具有较好塑性和韧性的钴铬合金用于戒指环。
附图说明
图1为本发明实施例1中钴铬合金光学显微镜图像；
图2为本发明实施例2中钴铬合金光学显微镜图像；
图3为本发明实施例3中钴铬合金光学显微镜图像；
图4为本发明实施例4中钴铬合金光学显微镜图像；
图5为本发明实施例5中钴铬合金光学显微镜图像。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
实施例1：
一种用于戒指环钴铬合金的制备方法，包括如下步骤；
1)、称取合金成分，按照合金成分重量百分比称取25.0wt.％的Cr、0.5wt.％的Mo、0.5wt.％的Mn、0.2wt.％的Fe、0.1wt.％的Ti、0.15wt.％的C，余量为Co；
2)、将步骤1)中称取的合金成分进行真空冶炼，然后再1450℃温度进行铸造，得到铸胚；
3)、热处理，将得到的铸坯，在1200℃保温1h，水淬至室温，然后再700℃保温2h，水淬至室温，即得到本发明的一种用于戒指环的钴铬合金；
4)、通过以上步骤得到钴铬合金，各相组织的范围为：FCC相45％±2％、HCP相55％±2％；抗弯强度的范围为：1950MPa±20MPa；显微组织见图1所示。
实施例2：
一种用于戒指环钴铬合金的制备方法，包括如下步骤；
1)、称取合金成分，按照合金成分重量百分比称取25.0wt.％的Cr、0.5wt.％的Mo、0.5wt.％的Mn、0.2wt.％的Fe、0.1wt.％的Ti、0.15wt.％的C，余量为Co；
2)、将步骤1)中称取的合金成分进行真空冶炼，然后再1600℃温度进行铸造，得到铸胚；
3)、热处理，将得到的铸坯，在1400℃保温1h，水淬至室温，然后再900℃保温2h，水淬至室温，即得到本发明的一种用于戒指环的钴铬合金；
4)、通过以上步骤得到钴铬合金，各相组织的范围为：FCC相50％±2％、HCP相50％±2％；抗弯强度的范围为：1900MPa±20MPa；显微组织见图2所示。
实施例3：
一种用于戒指环钴铬合金的制备方法，包括如下步骤；
1)、称取合金成分，按照合金成分重量百分比称取30.0wt.％的Cr、5.0wt.％的Mo、1.5wt.％的Mn、1.0wt.％的Fe、0.6wt.％的Ti、0.35wt.％的C，余量为Co；
2)、将步骤1)中称取的合金成分进行真空冶炼，然后再1500℃温度进行铸造，得到铸胚；
3)、热处理，将得到的铸坯，在1200℃保温1h，水淬至室温，然后再700℃保温2h，水淬至室温，即得到本发明的一种用于戒指环的钴铬合金；
4)、通过以上步骤得到钴铬合金，各相组织的范围为：FCC相51％±2％、HCP相49％±2％；抗弯强度的范围为：2400MPa±40MPa；显微组织见图3所示。
实施例4：
一种用于戒指环钴铬合金的制备方法，包括如下步骤；
1)、称取合金成分，按照合金成分重量百分比称取30.0wt.％的Cr、5.0wt.％的Mo、0.5wt.％的Mn、1.0wt.％的Fe、0.6wt.％的Ti、0.35wt.％的C，余量为Co；
2)、将步骤1)中称取的合金成分进行真空冶炼，然后再1550℃温度进行铸造，得到铸胚；
3)、热处理，将得到的铸坯，在1400℃保温1h，水淬至室温，然后再900℃保温2h，水淬至室温，即得到本发明的一种用于戒指环的钴铬合金；
4)、通过以上步骤得到钴铬合金，各相组织的范围为：FCC相55％±2％、HCP相45％±2％；抗弯强度的范围为：2100MPa±30MPa；显微组织见图4所示。
实施例5：
一种用于戒指环钴铬合金的制备方法，包括如下步骤；
1)、称取合金成分，按照合金成分重量百分比称取28.0wt.％的Cr、2.0wt.％的Mo、1.0wt.％的Mn、0.5wt.％的Fe、0.3wt.％的Ti、0.25wt.％的C，余量为Co；
2)、将步骤1)中称取的合金成分进行真空冶炼，然后再1580℃温度进行铸造，得到铸胚；
3)、热处理，将得到的铸坯，在1300℃保温1h，水淬至室温，然后再800℃保温2h，水淬至室温，即得到本发明的一种用于戒指环的钴铬合金；
4)、通过以上步骤得到钴铬合金，各相组织的范围为：FCC相48％±2％、HCP相52％±2％；抗弯强度的范围为：2150MPa±30MPa；显微组织见图5所示。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以本发明是技术方案而非限制；尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种用于戒指环的钴铬合金,其特征在于，合金成分重量百分比为：Cr：25.0-30.0wt.％、Mo：0.5-5.0wt.％、Mn：0.5-1.5wt.％、Fe：0.2-1.0wt.％、Ti：0.1-0.6wt.％、C：0.15-0.35wt.％，余量为Co。
2.如权利要求1所述的一种用于戒指环的钴铬合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤；
1)、称取合金成分，按照合金成分重量百分比称取相应的Cr、Mo、Mn、Fe、Ti、C和Co；
2)、冶炼、铸造，将步骤1)中称取的合金成分进行真空冶炼，然后再1450-1600℃温度进行铸造，得到铸胚；
3)、热处理，将得到的铸坯，在1200-1400℃保温1h，水淬至室温，然后再700-900℃保温2h，水淬至室温，即得到本发明的一种用于戒指环的钴铬合金。
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