CN116136007A - 一种钴基高温合金丝材及其制备方法 - Google Patents

一种钴基高温合金丝材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种钴基高温合金丝材，化学组成及各成分的重量百分比含量为：Mn1.2‑2.2％、P0.01‑0.017％、S0.01‑0.016％、Cr20‑25％、Ni10‑15％、W6‑10％，余量为Co，本发明提出的一种钴基高温合金丝材及其制备方法，通过在配料时，将原材料的碳和硅去除，以提高合金的塑性，使得材料在保证强度和硬度的指标的同时，提高了产品的塑性，提高了产品的可加工能力，通过增加Cr的占比，进一步提高产品的抗氧化性能，提高产品的使用寿命，使得材料在塑性和屈服性同时提高时，提高了合金的抗冲击疲劳性。

Description

一种钴基高温合金丝材及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料的制备，尤其涉及一种钴基高温合金丝材及其制备方法。
背景技术
钴基合金，是一种能耐各种类型磨损和腐蚀以及高温氧化的硬质合金，钴基合金是以钴作为主要成分，含有相当数量的镍、铬、钨和少量的钼、铌、钽、钛、镧等合金元素，偶尔也还含有铁的一类合金，根据合金中成分不同，它们可以制成焊丝，粉末用于硬面堆焊，热喷涂、喷焊等工艺，也可以制成铸锻件和粉末冶金件。
目前市场的钴基合金材料，材料的塑性和韧性不够理想，在加工过程中容易出现裂纹，这就使如何在保持材料强度和硬度水平前提下提高材料塑性和韧性成为技术关键。
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，而提出的一种钴基高温合金丝材及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
1.一种钴基高温合金丝材，化学组成及各成分的重量百分比含量为：Mn1.2-2.2％、P0.01-0.017％、S0.01-0.016％、Cr20-25％、Ni10-15％、W6-10％，余量为Co。
优选的，化学组成及各成分的重量百分比含量为：Mn1.2％、P0.01％、S0.01％、Cr20％、Ni10％、W6％，余量为Co。
优选的，化学组成及各成分的重量百分比含量为：Mn2.2％、P0.017％、S0.016％、Cr25％、Ni15％、W10％，余量为Co。
优选的，化学组成及各成分的重量百分比含量为：Mn1.25％、P0.01517％、S0.013％、Cr22％、Ni13％、W7％，余量为Co。
一种钴基高温合金丝材的制备方法，包括以下步骤：
(1)原材料去氧化皮、清洗、干燥、密封待用；
(2)按照配料比例称取各原材料；
(3)将上述步骤(2)中称取的原材料放入熔炼炉中，真空电弧熔炼炉抽真空，熔化真空度≤5.0Pa，精炼期真空度≤1.0Pa，操作规程注意摇炉做好钢水合金化，融化温度1330-1410℃，精炼温度1560℃，精炼时间大于25分钟，中间搅拌来回摇炉2-3次，出钢温度1520℃，浇铸35kg电极棒；
(4)电渣重熔，渣系配比：CaF2：AL2O3：CaO：MgO＝60：20：10：10，电力制度：45-50V，电流：2200-2800A后期补缩5分钟，电渣36kg钢锭，热砂缓冷；
(5)锻造加热制度1160-1180℃，设定温度1170℃，开锻温度≥1140℃，终锻温度≥920℃，锻造规格：42*42方棒，热砂缓冷，修磨去除表面翘皮和裂纹，表面100％目视检查合格后转下道工序；
(6)方棒热轧加热温度1180℃，保温25分钟，开轧温度≥1100℃，终轧温度≥900℃，热轧规格Φ10盘条空冷；
(7)盘条热处理，电炉升温700度，装炉设定温度：1175℃-1230℃，保温45分钟，水冷；
(8)采用慢速拉拔，拉拔一次后固溶酸洗表面修磨处理去除裂纹缺陷再进行拉拔。每道次变形量控制在15％-45％，最终变形量控制在40％，也就是用0.16拉0.07,0.24拉0.1成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明提出的一种钴基高温合金丝材及其制备方法，通过在配料时，将原材料的碳和硅去除，以提高合金的塑性，使得材料在保证强度和硬度的指标的同时，提高了产品的塑性，提高了产品的可加工能力。
2、本发明提出的一种钴基高温合金丝材及其制备方法，通过增加Cr的占比，进一步提高产品的抗氧化性能，提高产品的使用寿命。
3、本发明提出的一种钴基高温合金丝材及其制备方法，使得材料在塑性和屈服性同时提高时，提高了合金的抗冲击疲劳性。
4、该合金含有的有害杂质较少，内部缺陷较少，可以有效降低有害碳化物的析出与偏聚，控制熔炼温度及时间，锻造加热温度为1160-1180℃，盘条热处理温度为1175℃-1230℃，可以保证在14.2-15.5％的W以及19.2-20％的Cr的成分条件下处于抗拉强度的峰值。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
实施例1：
本实施例提供了一种钴基高温合金丝材，化学组成及各成分的重量百分比含量为：Mn1.2％、P0.01％、S0.01％、Cr20％、Ni10％、W6％，余量为Co，本发明提出的一种钴基高温合金丝材及其制备方法，通过在配料时，将原材料的碳和硅去除，以提高合金的塑性，使得材料在保证强度和硬度的指标的同时，提高了产品的塑性，提高了产品的可加工能力，通过增加Cr的占比，进一步提高产品的抗氧化性能，提高产品的使用寿命，使得材料在塑性和屈服性同时提高时，提高了合金的抗冲击疲劳性。
一种钴基高温合金丝材的制备方法，包括以下步骤：
(1)原材料去氧化皮、清洗、干燥、密封待用；
(2)按照配料比例称取各原材料；
(3)将上述步骤(2)中称取的原材料放入熔炼炉中，真空电弧熔炼炉抽真空，熔化真空度≤5.0Pa，精炼期真空度≤1.0Pa，操作规程注意摇炉做好钢水合金化，融化温度1330-1410℃，精炼温度1560℃，精炼时间大于25分钟，中间搅拌来回摇炉2-3次，出钢温度1520℃，浇铸35kg电极棒；
(4)电渣重熔，渣系配比：CaF2：AL2O3：CaO：MgO＝60：20：10：10，电力制度：45-50V，电流：2200-2800A后期补缩5分钟，电渣36kg钢锭，热砂缓冷；
(5)锻造加热制度1160-1180℃，设定温度1170℃，开锻温度≥1140℃，终锻温度≥920℃，锻造规格：42*42方棒，热砂缓冷，修磨去除表面翘皮和裂纹，表面100％目视检查合格后转下道工序；
(6)方棒热轧加热温度1180℃，保温25分钟，开轧温度≥1100℃，终轧温度≥900℃，热轧规格Φ10盘条空冷；
(7)盘条热处理，电炉升温700度，装炉设定温度：1175℃-1230℃，保温45分钟，水冷；
(8)采用慢速拉拔，拉拔一次后固溶酸洗表面修磨处理去除裂纹缺陷再进行拉拔。每道次变形量控制在15％-45％，最终变形量控制在40％，也就是用0.16拉0.07,0.24拉0.1成品，该合金含有的有害杂质较少，内部缺陷较少，可以有效降低有害碳化物的析出与偏聚，控制熔炼温度及时间，锻造加热温度为1160-1180℃，盘条热处理温度为1175℃-1230℃，可以保证在14.2-15.5％的W以及19.2-20％的Cr的成分条件下处于抗拉强度的峰值。
实施例2
本实施例提供了一种钴基高温合金丝材，化学组成及各成分的重量百分比含量为：Mn2.2％、P0.017％、S0.016％、Cr25％、Ni15％、W10％，余量为Co，本发明提出的一种钴基高温合金丝材及其制备方法，通过在配料时，将原材料的碳和硅去除，以提高合金的塑性，使得材料在保证强度和硬度的指标的同时，提高了产品的塑性，提高了产品的可加工能力，通过增加Cr的占比，进一步提高产品的抗氧化性能，提高产品的使用寿命，使得材料在塑性和屈服性同时提高时，提高了合金的抗冲击疲劳性。
一种钴基高温合金丝材的制备方法，包括以下步骤：
(1)原材料去氧化皮、清洗、干燥、密封待用；
(2)按照配料比例称取各原材料；
(3)将上述步骤(2)中称取的原材料放入熔炼炉中，真空电弧熔炼炉抽真空，熔化真空度≤5.0Pa，精炼期真空度≤1.0Pa，操作规程注意摇炉做好钢水合金化，融化温度1330-1410℃，精炼温度1560℃，精炼时间大于25分钟，中间搅拌来回摇炉2-3次，出钢温度1520℃，浇铸35kg电极棒；
(4)电渣重熔，渣系配比：CaF2：AL2O3：CaO：MgO＝60：20：10：10，电力制度：45-50V，电流：2200-2800A后期补缩5分钟，电渣36kg钢锭，热砂缓冷；
(5)锻造加热制度1160-1180℃，设定温度1170℃，开锻温度≥1140℃，终锻温度≥920℃，锻造规格：42*42方棒，热砂缓冷，修磨去除表面翘皮和裂纹，表面100％目视检查合格后转下道工序；
(6)方棒热轧加热温度1180℃，保温25分钟，开轧温度≥1100℃，终轧温度≥900℃，热轧规格Φ10盘条空冷；
(7)盘条热处理，电炉升温700度，装炉设定温度：1175℃-1230℃，保温45分钟，水冷；
(8)采用慢速拉拔，拉拔一次后固溶酸洗表面修磨处理去除裂纹缺陷再进行拉拔。每道次变形量控制在15％-45％，最终变形量控制在40％，也就是用0.16拉0.07,0.24拉0.1成品，该合金含有的有害杂质较少，内部缺陷较少，可以有效降低有害碳化物的析出与偏聚，控制熔炼温度及时间，锻造加热温度为1160-1180℃，盘条热处理温度为1175℃-1230℃，可以保证在14.2-15.5％的W以及19.2-20％的Cr的成分条件下处于抗拉强度的峰值。
本实施例提供了一种钴基高温合金丝材，化学组成及各成分的重量百分比含量为：Mn2.2％、P0.017％、S0.016％、Cr25％、Ni15％、W10％，余量为Co，本发明提出的一种钴基高温合金丝材及其制备方法，通过在配料时，将原材料的碳和硅去除，以提高合金的塑性，使得材料在保证强度和硬度的指标的同时，提高了产品的塑性，提高了产品的可加工能力，通过增加Cr的占比，进一步提高产品的抗氧化性能，提高产品的使用寿命，使得材料在塑性和屈服性同时提高时，提高了合金的抗冲击疲劳性。
实施例3
本实施例提供了一种钴基高温合金丝材，化学组成及各成分的重量百分比含量为：Mn1.25％、P0.01517％、S0.013％、Cr22％、Ni13％、W7％，余量为Co，本发明提出的一种钴基高温合金丝材及其制备方法，通过在配料时，将原材料的碳和硅去除，以提高合金的塑性，使得材料在保证强度和硬度的指标的同时，提高了产品的塑性，提高了产品的可加工能力，通过增加Cr的占比，进一步提高产品的抗氧化性能，提高产品的使用寿命，使得材料在塑性和屈服性同时提高时，提高了合金的抗冲击疲劳性。
一种钴基高温合金丝材的制备方法，包括以下步骤：
(1)原材料去氧化皮、清洗、干燥、密封待用；
(2)按照配料比例称取各原材料；
(3)将上述步骤(2)中称取的原材料放入熔炼炉中，真空电弧熔炼炉抽真空，熔化真空度≤5.0Pa，精炼期真空度≤1.0Pa，操作规程注意摇炉做好钢水合金化，融化温度1330-1410℃，精炼温度1560℃，精炼时间大于25分钟，中间搅拌来回摇炉2-3次，出钢温度1520℃，浇铸35kg电极棒；
(4)电渣重熔，渣系配比：CaF2：AL2O3：CaO：MgO＝60：20：10：10，电力制度：45-50V，电流：2200-2800A后期补缩5分钟，电渣36kg钢锭，热砂缓冷；
(5)锻造加热制度1160-1180℃，设定温度1170℃，开锻温度≥1140℃，终锻温度≥920℃，锻造规格：42*42方棒，热砂缓冷，修磨去除表面翘皮和裂纹，表面100％目视检查合格后转下道工序；
(6)方棒热轧加热温度1180℃，保温25分钟，开轧温度≥1100℃，终轧温度≥900℃，热轧规格Φ10盘条空冷；
(7)盘条热处理，电炉升温700度，装炉设定温度：1175℃-1230℃，保温45分钟，水冷；
(8)采用慢速拉拔，拉拔一次后固溶酸洗表面修磨处理去除裂纹缺陷再进行拉拔。每道次变形量控制在15％-45％，最终变形量控制在40％，也就是用0.16拉0.07,0.24拉0.1成品，该合金含有的有害杂质较少，内部缺陷较少，可以有效降低有害碳化物的析出与偏聚，控制熔炼温度及时间，锻造加热温度为1160-1180℃，盘条热处理温度为1175℃-1230℃，可以保证在14.2-15.5％的W以及19.2-20％的Cr的成分条件下处于抗拉强度的峰值。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种钴基高温合金丝材，其特征在于，化学组成及各成分的重量百分比含量为：Mn1.2-2.2％、P0.01-0.017％、S0.01-0.016％、Cr20-25％、Ni10-15％、W6-10％，余量为Co。
2.根据权利要求1所述的一种钴基高温合金丝材，其特征在于，化学组成及各成分的重量百分比含量为：Mn1.2％、P0.01％、S0.01％、Cr20％、Ni10％、W6％，余量为Co。
3.根据权利要求1所述的一种钴基高温合金丝材，其特征在于，化学组成及各成分的重量百分比含量为：Mn2.2％、P0.017％、S0.016％、Cr25％、Ni15％、W10％，余量为Co。
4.根据权利要求1所述的一种钴基高温合金丝材，其特征在于，化学组成及各成分的重量百分比含量为：Mn1.25％、P0.01517％、S0.013％、Cr22％、Ni13％、W7％，余量为Co。
5.一种钴基高温合金丝材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)原材料去氧化皮、清洗、干燥、密封待用；
(2)按照配料比例称取各原材料；
(3)将上述步骤(2)中称取的原材料放入熔炼炉中，真空电弧熔炼炉抽真空，熔化真空度≤5.0Pa，精炼期真空度≤1.0Pa，操作规程注意摇炉做好钢水合金化，融化温度1330-1410℃，精炼温度1560℃，精炼时间大于25分钟，中间搅拌来回摇炉2-3次，出钢温度1520℃，浇铸35kg电极棒；
(4)电渣重熔，渣系配比：CaF2：AL2O3：CaO：MgO＝60：20：10：10，电力制度：45-50V，电流：2200-2800A后期补缩5分钟，电渣36kg钢锭，热砂缓冷；
(5)锻造加热制度1160-1180℃，设定温度1170℃，开锻温度≥1140℃，终锻温度≥920℃，锻造规格：42*42方棒，热砂缓冷，修磨去除表面翘皮和裂纹，表面100％目视检查合格后转下道工序；
(6)方棒热轧加热温度1180℃，保温25分钟，开轧温度≥1100℃，终轧温度≥900℃，热轧规格Φ10盘条空冷；
(7)盘条热处理，电炉升温700度，装炉设定温度：1175℃-1230℃，保温45分钟，水冷；
(8)采用慢速拉拔，拉拔一次后固溶酸洗表面修磨处理去除裂纹缺陷再进行拉拔。每道次变形量控制在15％-45％，最终变形量控制在40％，也就是用0.16拉0.07,0.24拉0.1成品。
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