CN115786809B - 一种高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢及其制造方法 - Google Patents
一种高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115786809B CN115786809B CN202211510613.0A CN202211510613A CN115786809B CN 115786809 B CN115786809 B CN 115786809B CN 202211510613 A CN202211510613 A CN 202211510613A CN 115786809 B CN115786809 B CN 115786809B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel
- equal
- less
- strength
- heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 132
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 132
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 17
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 44
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims description 37
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 30
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 29
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 27
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 27
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 20
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 17
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 12
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 12
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 9
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 8
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- SJKRCWUQJZIWQB-UHFFFAOYSA-N azane;chromium Chemical compound N.[Cr] SJKRCWUQJZIWQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- CXOWYMLTGOFURZ-UHFFFAOYSA-N azanylidynechromium Chemical compound [Cr]#N CXOWYMLTGOFURZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 15
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017709 Ni Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003267 Ni-Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003262 Ni‐Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002436 steel type Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
本发明提供了一种高强度Fe‑Ni‑Cr高膨胀钢，包括以下成分：C：0.55‑0.65％；Si≤0.50％；Mn：4.50‑6.50％；S≤0.020％；P≤0.025％；Ni：10.0‑12.0％；Cr：4.00‑5.00％；N：0.060‑0.100％；Al≤0.05％；余量为Fe和其他不可避免的杂质；本发明还提供了上述高膨胀钢的制备方法，通过本发明的制备方法，能够有效地降低制备成本，且制备得到的高膨胀钢膨胀性能好，强度高。
Description
技术领域
本发明涉及冶金工程领域，具体而言，涉及一种高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢及其制造方法。
背景技术
膨胀合金是一种具有反常热膨胀特性的一种精密合金，又称热膨胀合金膨胀合金，主要有Fe-Ni系、Fe-Ni-Co系和Fe-Ni-Cr系合金等,高铬钢和Co-Fe-Cr系合金也用作膨胀合金，但用量不大。膨胀合金除具有特定的热膨胀系数外，根据不同用途还要求有良好的封接性、可焊性、耐蚀性、可加工性和易切削性，并且在使用温度范围内不允许有引起膨胀特性明显变化的相变。膨胀合金在制造工艺过程中必须准确控制合金的化学成分，其产品一般为棒材、板材、带材、丝材和管材，广泛用于电子工业、精密量具、精密仪表和低温工程等领域。
目前国内现有的一种Fe-Ni-Cr系高膨胀合金6Cr4Ni12Mn5，作为耐热材料是XXX发动机的专用材料。此钢种的基体为奥氏体组织，由于奥氏体组织与铁素体和马氏体组织相比，具有更高的热膨胀系数，因此该钢具有高耐热性能，适宜用作高温下工作要求配合的紧密的部件。如发动机芯泵中的活门、活门杆、塞子、密封环等部件。
6Cr4Ni12Mn5作为热双金属主动层的膨胀合金，在钢中添加了一定量的Mo、V、W，主要是提高强度。所以6Cr4Ni12Mn5耐热钢不仅具有热双金属的高膨胀性，还有高的强度。Mo、V、W都是强碳化物形成元素，在钢中容易形成偏析，影响性能的均匀性；另外Mo、V、W都是铁素体形成元素，钢中添加这些元素不利于奥氏体稳定性，影响热膨胀性能。
现有钢种的成分见表1：
表1：化学元素质量百分比(wt％)
表1为上述膨胀合金的成分配比，其生产工艺如下：
真空感应+电渣重熔→锻钢开坯→探伤→热轧成材→探伤→检验→入库。
该生产工艺和成分配比中存在以下缺陷：
现有产品中为了提高强度添加了一定量的Mo、V、W，Mo、V、W都是强碳化物形成元素，在钢中容易形成偏析，影响性能的均匀性；Mo、V、W都是铁素体形成元素，钢中添加这些元素不利于奥氏体稳定性，影响热膨胀性能，因为铁素体的膨胀性能不如奥氏体。Mo、V、W都是比较贵重金属，钢中加入此元素，目的就是增加钢的强度，但增加了钢的成本。现有钢中采用真空感应+电渣工艺冶炼，其冶炼的成本也相当之高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢，以解决常规Fe-Ni-Cr钢热膨胀性能一般，强度一般成本高的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢，包括以下成分：C：0.55-0.65％；Si≤0.50％；Mn：4.50-6.50％；S≤0.020％；P≤0.025％；Ni：10.0-12.0％；Cr：4.00-5.00％；N：0.060-0.100％；Al≤0.05％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。
本发明所述钢种的成分设计原理如下：
C元素是强烈扩大奥氏体元素，为保证本发明钢获得稳定的奥氏体和高的强度，C控制在C 0.55-0.65％之间。在本发明钢成分控制范围内，碳控制低，奥氏体不稳定，线膨胀系数降低，强度也偏低。但碳过高，钢种碳化物增多，降低钢的塑性。本发明钢中碳元素控制上限比表1中常规产品控制的低些。
Mn在本发明钢中是主要合金元素之一，Mn是扩大奥氏体相区和稳定奥氏体组织的元素，Mn替代一部分Ni的作用，达到节Ni的作用。本发明钢Mn元素控制比现有钢种的Mn含量高，Mn元素还可以阻止碳化物的析出。
Ni是扩大奥氏体相区的元素，Ni既能提高钢的强度，又能使钢保持良好的塑性和韧性，同时还能提高钢的腐蚀性能。但Ni是较稀缺的资源，故应尽量采用其它合金元素代用一部分Ni.本发明钢比现有钢种的Ni含量控制低，我们采用增加一些Mn元素和N元素，替代一部分Ni，从而保证钢的性能不会减低。
Cr元素是铁素体形成元素，Cr元素含量高，可以提高钢的耐蚀性能，对提高强度也有一定作用；但Cr元素高，铁素体相区增加，对获得稳定的奥氏体不利，降低膨胀性能。所以本发明钢Cr控制在4.0-5.0％之间。
Si元素在钢中起一定的脱氧作用，本发明所述钢种，碳和Mn含量高，C和Mn本身就有脱氧能力，本发明钢中Si含量的高低对脱氧效果影响不大，可以低控些，所以控制在≤0.50％；
本发明钢中增加了N元素的控制，N在钢中与碳元素作用相近，都有扩大奥氏体和提高强度的作用，但增加钢中N含量强度提高，但塑性并不降低，现有钢种中没有控制N含量，本发明钢中控制N含量在0.06-0.10％范围内。
本发明钢中增加了Al元素的控制，Al元素是铁素体形成元素，是强脱氧剂；但本发明钢中增加了N含量的控制，N很容易与Al形成AlN，增加了脆性夹杂物。本发明钢中C和Mn含量都很高，这两个元素在钢中都有脱氧作用，所以为了减少钢中氧化铝和氮化铝夹杂，本发明钢控制残余Al≤0.05％。
S、P是杂质元素，应该越低越好，但考虑材料成本，S和P分别控制在P≤0.025％，S≤0.020％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
本发明钢中，没有加入Mo、V、W，这些元素都是强碳化物元素，同时也是促进铁素体形成元素，加入这些元素，虽然可以提高强度，但钢中碳化物为增多，碳化物容易分布不均，影响性能的均匀性，同时降低钢的塑性，降低钢的膨胀性能。本发明钢是通过增加N含量，来提高钢的强度，还能保证塑性不降低，并且没有上述元素，同时也节约了成本。
作为优选的方案，包括以下成分：C：0.58-0.63％；Si：0.25-0.45％；Mn：4.70-6.40％；S≤0.010％；P≤0.023％；Ni：10.80-11.80％；Cr：4.20-4.80％；N：0.065-0.095％；Al≤0.04％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。
作为优选的方案，包括以下成分：C：0.60％；Si：0.35％；Mn：6.00％；Ni：11.50％；Cr：4.50％；N：0.085％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。
本发明要解决的另一个技术问题是，提供上述高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢的制备方法，以解决常规制备方法冶炼采用真空感应+电渣工艺冶炼，冶炼的成本高的问题。
一种所述高膨胀钢的制备方法，包括以下步骤：
S1：非真空感应冶炼：
S11：预脱氧：选择锰铁、电解锰、金属铬、氮化铬、镍板、硅铁和铝块作为原材料，将所述原材料放入中频感应炉中进行冶炼，原材料形成熔池后进一步地向所述中频感应炉中加入脱氧剂，待熔清后，扒渣，再次倒入造渣材料造新渣得到钢液；
S12：扩散脱氧：分批加入铝粉至步骤S11处理后的钢液中进行扩散脱氧，温度控制在1580℃±10℃，之后加入电解锰，调整出钢温度为1570±10℃的条件下出钢；
S2：浇铸：将所述步骤S12出钢后得到的钢液浇铸，模冷6小时后脱模空冷处理，得到钢锭；
S3：电渣重熔：将所述步骤S2制得的钢锭修磨后进行电渣重熔，得到电渣锭；
S4：锻造：将所述步骤S3得到的电渣锭升温至1160±10℃进行锻造开坯处理，终锻后堆冷处理；
S5：轧制将所述步骤S4堆冷处理后得到的产品升温至1140℃±10℃进行轧制，轧后空冷处理，得到高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢。
作为优选的方案，所述S11中，所述脱氧剂为硅铁、铝块、金属锰和/或电解锰。
作为优选的方案，所述步骤S12中，所述铝粉的添加质量为所述钢液总质量的0.2％，且所述分批加入的次数为4-5次，且每次的间隔时间为10-15分钟，且所述步骤S12中，每批铝粉加入至钢液时都需完全浸入至所述钢液中。
作为优选的方案，所述步骤S12中，白渣保持时间大于40分钟，且所述步骤S12中还包括取炉前样进行分析的步骤，包括：检测钢液中的成分，若铬不足，加入氮化铬，若锰不足，则加入电解锰。
作为优选的方案，所述步骤S3中，所述电渣重熔的条件包括：渣系：CaF2:Al2O3:CaO:MgO＝72:18:5:5，渣量：42±10Kg；液渣起弧，起弧时间≥20min；稳态电流控制在7000-10000A，二次电压52-55V；得到的钢锭冷却1小时后，脱模继续沙冷24小时，完成电渣重熔。
作为优选的方案，所述步骤S4中，所述锻造的条件包括：控制炉尾温度≤700℃将所述电渣锭进行加热，将所述电渣锭加热至1160±10℃，且加热时间≥7小时，随后保温3-4小时，之后出炉锻造，开锻温度≥1000℃，终锻温度≥850℃，锻后堆冷处理。
作为优选的方案，所述步骤S5中，所述轧制的条件包括：控制炉尾温度≤800℃将产品进行加热，控制加热时间≥210min的条件下将所述产品加热至1140℃±10℃，保温后进行轧制，控制终轧温度≥850℃，随后空冷处理。
本发明通过上述制备方法，制备得到了一种不添加Mo、V、W的高强度、质量稳定的Fe-Ni-Cr系高膨胀高合金。所述高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢通过添加N元素，提高Mn、Cr元素、降低Ni和C元素，保证钢获得高的热膨胀性能和高的强度。本发明的高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢可以广泛用于电子工业、精密量具、精密仪表和低温工程等领域。也可以用于制作活塞杆、衬套、螺栓等航空零部件。现有钢中采用真空感应+电渣工艺冶炼，且本发明钢的制备方法中采用非真空+电渣冶炼，冶炼成本比现有钢种低。
附图说明
图1为锻造热处理的工艺图。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢，包括以下成分：C：0.55-0.65％；Si≤0.50％；Mn：4.50-6.50％；S≤0.020％；P≤0.025％；Ni：10.0-12.0％；Cr：4.00-5.00％；N：0.060-0.100％；Al≤0.05％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。
优选的，包括以下成分：C：0.58-0.63％；Si：0.25-0.45％；Mn：4.70-6.40％；S≤0.010％；P≤0.023％；Ni：10.80-11.80％；Cr：4.20-4.80％；N：0.065-0.095％；Al≤0.04％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。
优选的，包括以下成分：C：0.60％；Si：0.35％；Mn：6.00％；Ni：11.50％；Cr：4.50％；N：0.085％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。
成分控制如下表所示：
表2：高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢的成分控制要求
本发明还提供了所述高膨胀钢的制备方法，包括以下步骤：
S1：非真空感应冶炼：
S11：预脱氧：选择锰铁、电解锰、金属铬、氮化铬、镍板、硅铁和铝块作为原材料，将所述原材料放入中频感应炉中进行冶炼，原材料形成熔池后进一步地向所述中频感应炉中加入脱氧剂，待熔清后，扒渣，再次倒入造渣材料造新渣得到钢液；
S12：扩散脱氧：分批加入铝粉至步骤S11处理后的钢液中进行扩散脱氧，温度控制在1580℃±10℃，之后加入电解锰，调整出钢温度为1570±10℃的条件下出钢；
S2：浇铸：将所述步骤S12出钢后得到的钢液浇铸，模冷6小时后脱模空冷处理，得到钢锭；
S3：电渣重熔：将所述步骤S2制得的钢锭修磨后进行电渣重熔，得到电渣锭；
S4：锻造：将所述步骤S3得到的电渣锭升温至1160±10℃进行锻造开坯处理，终锻后堆冷处理，锻造的热处理曲线图如图1所示；
S5：轧制将所述步骤S4堆冷处理后得到的产品升温至1140℃±10℃进行轧制，轧后空冷处理，得到高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢。
轧制步骤的条件如下表3：
表3：轧制热处理条件：
优选的，所述S11中，所述脱氧剂为硅铁、铝块、金属锰和/或电解锰。
优选的，所述步骤S12中，所述铝粉的添加质量为所述钢液总质量的0.2％，且所述分批加入的次数为4-5次，且每次的间隔时间为10-15分钟，且所述步骤S12中，每批铝粉加入至钢液时都需完全浸入至所述钢液中。
优选的，所述步骤S12中，白渣保持时间大于40分钟，且所述步骤S12中还包括取炉前样进行分析的步骤，包括：检测钢液中的成分，若铬不足，加入氮化铬，若锰不足，则加入电解锰。
优选的，所述步骤S3中，所述电渣重熔的条件包括：渣系：CaF2:Al2O3:CaO:MgO＝72:18:5:5，渣量：42±10Kg；液渣起弧，起弧时间≥20min；稳态电流控制在7000-10000A，二次电压52-55V；得到的钢锭冷却1小时后，脱模继续沙冷24小时，完成电渣重熔。
优选的，所述步骤S4中，所述锻造的条件包括：控制炉尾温度≤700℃将所述电渣锭进行加热，将所述电渣锭加热至1160±10℃，且加热时间≥7小时，随后保温3-4小时，之后出炉锻造，开锻温度≥1000℃，终锻温度≥850℃，锻后堆冷处理。
优选的，所述步骤S5中，所述轧制的条件包括：控制炉尾温度≤800℃将产品进行加热，控制加热时间≥210min的条件下将所述产品加热至1140℃±10℃，保温后进行轧制，控制终轧温度≥850℃，随后空冷处理。
以下结合具体的数据以及制备方法对本发明上述的方案进行展开说明：
实施例1：
本实施例提供了一种高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢，包括以下成分：C：0.60％；Si：0.35％；Mn：6.00％；S：0.010％；P：0.023％；Ni：11.5％；Cr：4.50％；N：0.080％；Al：0.03％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。
本发明还提供了所述高膨胀钢的制备方法，包括以下步骤：
S1：非真空感应冶炼：
S11：预脱氧：选择锰铁、电解锰、金属铬、氮化铬、镍板、硅铁和铝块作为原材料，将所述原材料放入中频感应炉中进行冶炼，原材料形成熔池后进一步地向所述中频感应炉中加入脱氧剂，待熔清后，扒渣，再次倒入造渣材料造新渣得到钢液；所述脱氧剂为硅铁、铝块、金属锰和/或电解锰。
S12：扩散脱氧：分批加入铝粉至步骤S11处理后的钢液中进行扩散脱氧，温度控制在1580℃，之后加入电解锰，调整出钢温度为1570℃的条件下出钢；所述铝粉的添加质量为所述钢液总质量的0.2％，且所述分批加入的次数为5次，且每次的间隔时间为10分钟，每批铝粉加入至钢液时，要有点渣动作，使得铝粉完全浸入至所述钢液中，确保脱氧剂与钢水充分接触(必要条件)；扩散脱氧中后期，加电解锰，每批合金加入后，熔化时间≥5分钟；并且保持渣池流动性和白渣保持时间。白渣时间≥40分钟(必要条件，有利于减少钢中的气体)，取炉前样进行全分析；根据分析结果微调成分并加入氮化铬，微调Mn成分应加入电解Mn。
S2：浇铸：将所述步骤S12出钢后得到的钢液浇铸，浇铸为φ260电极棒，模冷6小时后脱模空冷处理，得到钢锭；
S3：电渣重熔：将所述步骤S2制得的钢锭修磨后进行电渣重熔，得到电渣锭；
电渣重熔控制要点如下：
电极：供Φ260mm电极，结晶器：Φ360mm；
渣系：CaF2:Al2O3:CaO:MgO＝72:18:5:5，渣量：42±10Kg；
液渣起弧，起弧时间≥20min；
稳态电流控制在7000～10000A，二次电压52～55V；
锭冷却1小时后脱模沙冷24小时；
在电渣锭头尾取样，分析分析C、S。
S4：锻造：将所述步骤S3得到的电渣锭升温至1160℃进行锻造开坯处理，终锻后堆冷处理；
所述锻造的条件包括：控制炉尾温度(装炉温度)为600℃将所述电渣锭进行加热，将所述电渣锭加热至1160℃，且加热时间≥7小时(加热升温速度80℃/h)，随后保温3小时，之后出炉锻造，开锻温度≥1000℃，终锻温度920℃，锻后堆冷处理。
S5：轧制将所述步骤S4堆冷处理后得到的产品升温至1140℃℃进行轧制，轧后空冷处理，得到高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢；
所述轧制的条件包括：控制炉尾温度为700℃将产品进行加热，控制加热时间为230min的条件下将所述产品加热至1140℃℃，其中，加热分为加热I段和加热II段，加热I段将产品加热至950℃，加热II段将产品加热至1150℃，均热段为1140℃，保温后进行轧制，控制终轧温度为900℃，随后空冷处理。
实施例2：
实施例2与实施例1类似，其不同之处在于，化学成分质量百分配比、步骤S4的锻造开坯加热温度以及步骤S5的轧制工艺参数不同，具体如表4、表5、表6所示；
实施例3：
实施例3与实施例1类似，其不同之处在于，化学成分质量百分配比、步骤S4的锻造开坯加热温度以及步骤S5的轧制工艺参数不同，具体如表4、表5、表6所示；
表4实施例1-3化学成分质量百分配比
| C | Si | Mn | S | P | Ni | Cr | V | Mo | W | N | Al | |
| 实施例1 | 0.60 | 0.35 | 6.00 | 0.010 | 0.023 | 11.50 | 4.50 | / | / | / | 0.080 | 0.03 |
| 实施例2 | 0.62 | 0.32 | 0.55 | 0.008 | 0.022 | 11.30 | 4.60 | / | / | / | 0.070 | 0.04 |
| 实施例3 | 0.58 | 0.38 | 0.62 | 0.006 | 0.020 | 11.70 | 4.30 | / | / | / | 0.085 | 0.025 |
表5实施例1-5中钢锭加热工艺参数
表6实施例1-3轧制工艺参数
对本发明上述实施例1-3制备得到的产品与现有产品进行相关的比较，具体如下:
表7宏观组织对比结果
从表6对比结果看，本发明钢采用低成本的非真空冶炼生产产品的宏观组织，达到了采用真空方法冶炼生产产品的宏观组织。
微观组织夹杂物检验对比结果见表8。
表8夹杂物检验结果对比
从夹杂物对比结果看，采用非真空冶炼，夹杂物水平达到了采用真空冶炼的水平。说明本发明钢在降低冶炼成本的情况下，内部质量没有降低。
性能检验结果对比见表9.
表9性能检验结果对比
从表9看，采用非真空冶炼的发明钢，强度指标高于真空冶炼的钢。
通过上述比对，可以看出，采用本发明钢设计的成分和制造方法生产的高膨胀钢，与现有产品相比，不仅成本低、强度高，宏观和微观质量也达到了现有产品的水平，解决了常规Fe-Ni-Cr钢热膨胀性能一般，强度一般的问题和常规制备方法冶炼采用真空感应+电渣工艺冶炼，冶炼的成本高的问题。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢的制备方法，其特征在于，所述高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢包括以下成分：C：0.55-0.65%；Si≤0.50%；Mn：4.50-6.50%；S≤0.020%； P≤0.025%；Ni： 10.0-12.0%；Cr：4.00-5.00%；N ：0.060-0.100%;Al≤0.05%；余量为Fe和其他不可避免的杂质；
所述制备方法包括以下步骤：
S1：非真空感应冶炼：
S11：预脱氧：选择锰铁、电解锰、金属铬、氮化铬、镍板、硅铁和铝块作为原材料，将所述原材料放入中频感应炉中进行冶炼，原材料形成熔池后进一步地向所述中频感应炉中加入脱氧剂，待熔清后，扒渣，再次倒入造渣材料造新渣得到钢液；
S12：扩散脱氧：分批加入铝粉至步骤S11处理后的钢液中进行扩散脱氧，温度控制在1580℃±10℃，之后加入电解锰，调整出钢温度为1570±10℃的条件下出钢；
S2：浇铸：将所述步骤S12出钢后得到的钢液浇铸，模冷6小时后脱模空冷处理，得到钢锭；
S3：电渣重熔：将所述步骤S2制得的钢锭修磨后进行电渣重熔，得到电渣锭；
S4：锻造：将所述步骤S3得到的电渣锭升温至1160±10℃进行锻造开坯处理，终锻后堆冷处理；
S5：轧制：将所述步骤S4堆冷处理后得到的产品升温至1140℃±10℃进行轧制，轧后空冷处理，得到高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢；
所述步骤S3中，所述电渣重熔的条件包括：渣系：CaF2:Al2O3:CaO:MgO=72:18:5:5；渣量：42±10kg；液渣起弧，起弧时间≥20min；稳态电流控制在7000-10000A，二次电压52-55V；得到的钢锭冷却1小时后，脱模继续沙冷24小时，完成电渣重熔。
2.根据权利要求1所述的高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢的制备方法，其特征在于，包括以下成分：C：0.58-0.63%；Si：0.25-0.45%；Mn：4.70-6.40%；S≤0.010%； P≤0.023%；Ni：10.80-11.80%；Cr：4.20-4.80%；N：0.065-0.095%;Al≤0.04%；余量为Fe和其他不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢的制备方法，其特征在于，包括以下成分：C：0.60%；Si：0.35%；Mn： 6.00%； Ni：11.50%；Cr：4.50%；N：0.085%；余量为Fe和其他不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢的制备方法，其特征在于，所述S11中，所述脱氧剂为硅铁、铝块以及金属锰。
5.根据权利要求1所述的高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S12中，所述铝粉的添加质量为所述钢液总质量的0.2%，且所述分批加入的次数为4-5次，且每次的间隔时间为10-15分钟，且所述步骤S12中，每批铝粉加入至钢液时都完全浸入至所述钢液中。
6.根据权利要求1所述的高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S12中，白渣保持时间大于40分钟，且所述步骤S12中还包括取炉前样进行分析的步骤，包括：检测钢液中的成分，若铬不足，加入氮化铬，若锰不足，则加入电解锰。
7.根据权利要求1所述的高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述锻造的条件包括：控制炉尾温度≤700℃将所述电渣锭进行加热，将所述电渣锭加热至1160±10℃，且加热时间≥7小时，随后保温3-4小时，之后出炉锻造，开锻温度≥1000℃，终锻温度≥850℃，锻后堆冷处理。
8.根据权利要求1所述的高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述轧制的条件包括：控制炉尾温度≤800℃将产品进行加热，控制加热时间≥210min的条件下将所述产品加热至1140℃±10℃，保温后进行轧制，控制终轧温度≥850℃，随后空冷处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211510613.0A CN115786809B (zh) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | 一种高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211510613.0A CN115786809B (zh) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | 一种高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢及其制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115786809A CN115786809A (zh) | 2023-03-14 |
| CN115786809B true CN115786809B (zh) | 2024-03-26 |
Family
ID=85443006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211510613.0A Active CN115786809B (zh) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | 一种高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115786809B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109762999A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-17 | 攀钢集团江油长城特殊钢有限公司 | 一种hr-2钢的冶炼方法 |
| CN114134390A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-04 | 四川六合特种金属材料股份有限公司 | 一种抗氢材料及其制备方法 |
| JP7316741B2 (ja) * | 2020-02-13 | 2023-07-28 | 株式会社Fuji | 給電システム |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3384515B2 (ja) * | 1994-03-28 | 2003-03-10 | 日立金属株式会社 | 高熱膨張鋼および高強度高熱膨張ボルト |
| FR2796083B1 (fr) * | 1999-07-07 | 2001-08-31 | Usinor | Procede de fabrication de bandes en alliage fer-carbone-manganese, et bandes ainsi produites |
-
2022
- 2022-11-29 CN CN202211510613.0A patent/CN115786809B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109762999A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-17 | 攀钢集团江油长城特殊钢有限公司 | 一种hr-2钢的冶炼方法 |
| JP7316741B2 (ja) * | 2020-02-13 | 2023-07-28 | 株式会社Fuji | 給電システム |
| CN114134390A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-04 | 四川六合特种金属材料股份有限公司 | 一种抗氢材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115786809A (zh) | 2023-03-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109161658B (zh) | 一种风力发电机主轴轴承用钢及其生产方法 | |
| EP0639691A1 (en) | Rotor for steam turbine and manufacturing method thereof | |
| CN109266970B (zh) | 高氮高铬塑料模具钢及其冶炼和热处理方法 | |
| CN109735777B (zh) | 一种抗氧化热作模具钢及其制备方法 | |
| CN110484837A (zh) | 一种滚珠丝杠用钢及其制造方法 | |
| CN114134409A (zh) | 一种滚珠丝母轴承用钢及其制造方法 | |
| CN114892094B (zh) | 一种预硬型镜面塑料模具钢及其生产方法 | |
| CN113930672A (zh) | 一种耐腐蚀高强度的不锈钢及其制造方法 | |
| CN114959442B (zh) | 一种冷挤压用万向节十字轴用钢及其制造方法 | |
| CN114134397B (zh) | 一种适用于冷挤压滚珠丝母用钢及其生产方法 | |
| CN113106315B (zh) | 一种耐热1200度换热设备用镍铬铝合金及制造方法 | |
| CN107779775A (zh) | H13高速精锻模具钢及钢锭生产方法 | |
| CN112831715A (zh) | 一种含稀土超高纯净度的超高锰钢冶炼方法 | |
| CN115786809B (zh) | 一种高强度Fe-Ni-Cr高膨胀钢及其制造方法 | |
| CN114875334B (zh) | 一种预硬型镜面塑料模具钢及其冶炼方法 | |
| CN113373380B (zh) | 一种锆处理的经济型塑料模具钢及其生产方法 | |
| CN114875335A (zh) | 一种截面硬度均匀的预硬型镜面塑料模具钢 | |
| CN110468329B (zh) | ZG-SY09MnCrNiMo RE钢及铸件制备方法 | |
| CN1214126C (zh) | 一种高铬超纯铁素体不锈钢真空感应冶炼方法 | |
| CN109778073B (zh) | 一种易切削汽车同步器用钢及其制备方法 | |
| CN112708823A (zh) | 高热塑性的高锰高铝twip钢及其生产方法 | |
| CN112921233A (zh) | 一种合成铸铁气缸套及其制备方法 | |
| CN111534742A (zh) | 防止气瓶钢管坯内部裂纹的管坯、制造方法及应用 | |
| CN115927950B (zh) | 一种含碳、氮高铬铁素体不锈钢及其制造方法 | |
| CN114196870B (zh) | 一种铝型材挤压模具钢及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |