CN1417360A

CN1417360A - 一种铸造耐蚀耐磨钴基合金

Info

Publication number: CN1417360A
Application number: CN 01133416
Authority: CN
Inventors: 魏翔云; 张亚东; 赵健
Original assignee: Institute of Metal Research of CAS
Current assignee: Institute of Metal Research of CAS
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2003-05-14
Anticipated expiration: 2021-11-07
Also published as: CN1164783C

Abstract

本发明涉及钴基合金，具体为一种铸造耐蚀耐磨钴基合金，其特征在于其合金成分的重量百分数为：C 1.0～2.5；Cr 20～35；W 5～20；Mo 1～6；Nb 1～8；Cu 0.5～2.0；Si 0.5～3.0；Ni 2～15；Co 35～65。本发明设计的钴基合金成分范围，可以确保其具有优异的耐蚀耐磨性能，其平均硬度值(HRC)可达到48左右，它可以用于制造水流式化纤切断机上的切断刀，其在国内生产条件下使用，基本无均匀腐蚀，亦无点蚀，其使用寿命比进口件高出20％；另外，本发明采用合金元素镍部分替代钴，大大降低了合金成本。

Description

一种铸造耐蚀耐磨钴基合金

技术领域

本发明涉及钴基合金，具体为一种铸造耐蚀耐磨钴基合金。

背景技术

目前生产的钴基合金，主要成分为Co-Cr-W-C型四元合金，尽管其具有耐磨、耐腐蚀的较好性能，但在各种强腐蚀性介质中，其使用性能不令人满意。在某些工业领域中需要具有高抗腐蚀性能、高耐磨性能，同时具有高强度和韧性的合金，如切断刀是水流式化纤切断机的关键部件，其使用条件如下：

切断物料：人造纤维素；

接触介质：酸性水介质，PH值为2，H₂SO₄浓度10～15g/L，Na₂SO₄浓度20～30g/L，H₂S微量，Cl^-200ppm；

工作温度：80～90℃；

负荷性质：脉冲负荷，切割频率200次/分，连续运行使用。

某化纤工业总公司是近年组建的，全套设备从澳地利进口，已投入生产，其中水流式切断机的关键部件切断刀价格昂贵、消耗量大。目前国内化纤行业所用国产刀多为钴基合金，尽管工作温度很低(40～55℃)，但寿命一直不尽人意，多年来，人们对切断刀的材质曾采用过多种方法，致力于提高切断刀使用性能和寿命，未见成效，其中：一类如司太立6等合金，其不足之处是材质磨损很快，甚至磨刀时出现卷刃，说明材质硬度不足；另一类合金，其不足之处是在试用时刃部出现锯齿，说明材质韧性较差，无法使用。而国外进口切断刀为钴基变形材，在国内生产条件下使用，常出现点蚀，不能达到合同给出的寿命，因此，急需研制一种新材料，解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有较高的强度和韧性、成本较低的铸造耐蚀耐磨钴基合金，它可以用于制造水流式化纤切断机上的关键部件切断刀。

本发明的技术解决方案：

一种铸造耐蚀耐磨钴基合金，其合金成分的重量百分数为：

C 1.0～2.5；Cr 20～35；W 5～20；Mo 1～6；Nb 1～8；

Cu 0.5～2.0；Si 0.5～3.0；Ni 2～15；Co 35～65。

所述铸造耐蚀耐磨钴基合金，其合金成分的重量百分数还可以为：

C 1.5～2.5；Cr 28～35；W 5～15；Mo 1～4；Nb 1～6；

Cu 1.0～2.0；Si 0.5～2.0；Ni 5～15；Co 35～50。

本发明是这样设计的：

碳是合金中重要元素，合金硬度大体上是随碳含量的增加而提高，为使合金具高硬度，选择M₇C₃强化，所以必须保证足够数量的碳，其重量百分数为1.0～2.5；

铬具有双重作用，一是固溶到钴基体中，提高基体强度和耐蚀性；二是生成碳化物M₇C₃，提高耐磨性；

钨、钼、铌、镍等元素可以强化基体，其中钨、钼、铌参与形成碳化物，增加强化相数量，提高耐磨性；镍能改善合金韧性，并可以替代一部分钴，从而降低合金成本；

硅能改善液态金属流动性，合金中含有少量的硅，可以提高铸件质量，其重量百分数为0.5～3；

铜能提高合金耐蚀性，具有一定抗氯离子腐蚀作用；但铜的加入也可能对材料的加工性及热处理等带来不利的影响，其重量百分数为0.5～2；

钴是构成本发明的基础合金元素，通过其难熔性能(熔化点为1495℃)，有助于基质的内在机械强度，本发明采用合金元素镍部分替代钴，从而可以降低钴的加入量，节约成本，其重量百分数为35～65。

本发明的有益效果是：

1.耐蚀耐磨性能好，使用寿命长。本发明设计的钴基合金成分范围，可以确保其具有优异的耐蚀耐磨性能，其平均硬度值(HRC)可达到48左右；另外，它可以用于制造水流式化纤切断机上的切断刀，其在国内生产条件下使用，平均腐蚀率为-0.018g/M²·h，基本无均匀腐蚀，亦无点蚀，其使用寿命比进口件高出20％。

2.成本低。本发明采用合金元素镍部分替代钴，钴含量下限突破了国内外现有牌号，从而节省了作为战略物资的昂贵金属钴，大大降低了合金成本。

附图说明

图1是本发明实施例1金相组织图。

图2是本发明实施例2金相组织图。

具体实施方式

下面通过实施例和附图进一步详述本发明。合金的熔炼在真空感应炉中完成，经精密铸造成切断刀，具体如下：1.合金化学成分如表1所示：(重量百分数)表1

	C	Cr	W	Mo	Nb	Ni	Cu	Si	Co
	C	Cr	W	Mo	Nb	Ni	Cu	Si	Co	实施例1	1.6	30.0	7.0	1.5	6.1	15.0	1.3	0.8	36.7
实施例2	1.7	29.5	6.7	2.1	6.5	13.1	1.5	0.6	38.3	实施例1	1.6	30.0	7.0	1.5	6.1	15.0	1.3	0.8	36.7

2.合金热处理、硬度如表2所示：表2

	热处理	平均硬度值(HRC)
	热处理	平均硬度值(HRC)	实施例1	800～850℃/2h炉冷	48
实施例2	800～850℃/2h炉冷	50	实施例1	800～850℃/2h炉冷	48

如图1、图2所示实施例1和实施例2金相组织(100×)，其合金基体为面心立方结构，强化相主要为M₇C₃和碳化铌等；

3.合金耐蚀性如下：

腐蚀介质：10g/L H₂SO₄+30g/L Na₂SO₄，PH＝1.3；

实验温度：100℃；

实验时间：16h；

平均腐蚀率：-0.018g/M²·h，基本无均匀腐蚀，亦无点蚀。

4.现场试验情况如下：

在相同条件下，进口刀使用寿命为250万次(使用过程中出现点蚀)，采用本发明的切断刀使用寿命在300万次以上，其使用寿命提高20％；这样减少了换刀次数，不但提高了生产效率，还保证了产品质量，且价格便宜，约为进口刀的50％，经济效益和社会效益显著。

Claims

1.一种铸造耐蚀耐磨钴基合金，其特征在于其合金成分的重量百分数为：

C1.0～2.5

Cr20～35

W5～20

Mo1～6

Nb1～8

Cu0.5～2.0

Si0.5～3.0

Ni2～15

Co35～65。

2.根据权利要求1所述铸造耐蚀耐磨钴基合金，其特征在于所述合金成分重量百分数为：

C 1.5～2.5

Cr 28～35

W 5～15

Mo 1～4

Nb 1～6

Cu 1.0～2.0

Si 0.5～2.0

Ni 5～15

Co 35～50。