硝酸钇增韧高硬合金及其铸造和热处理步骤

2020-02-17

  合金各元素的质量百分含量为Cr:9.0~13.0,B:2.6~2.9,C:0.7~0.9,Nb:0.4~0.8,V:0.4~0.8,Mn的含量小于0.3,Y:0.05~1.0,S、P:≤0.01,余量为Fe.其中C、B总和:3.3~3.6;C/Cr质量比:0.06~0.08;Nb.V的总和为0.5~1.0.先准备好Fe-硝酸钇粉末压块,将合金配料、熔炼与变质处理后浇铸合金,再采用淬火-回火处理。本发明铸锭整体硬度HRC65.9~69.4,冲击韧性达到12.6~16.6J/cm2,抗弯强度达到1420~1750MPa.

  硝酸钇增韧高硬合金及其铸造和热处理步骤:

  (1)Fe-硝酸钇粉末压块准备

  采用铁粉与硝酸钇粉混合均匀后,模压成粉末压块,二者的重量比为1:3~9,形成Fe-2.32~5.80%Y的混合压块,做为稀土Y变质的载体;

  (2)合金配料、熔炼与变质处理

  按照Fe-Cr-B-C合金的成分要求配比称量好相应原材料后,再添加0.05~1.0%Y元素变质:先将Fe-硝酸钇粉末压块放置于炉底,然后放入铬铁、金属铬、硼铁、铌铁、钒铁和纯铁,采用感应炉熔炼制备合金;熔化温度为1520~1600C;然后降低电炉功率,将熔体温度降至1300~1350C,用配料总量0.1~0.15%的纯铝脱氧;继续保温静置5~10分钟;

  (3)浇铸

  浇铸温度范围为1250~1300C,所设计的合金具有深度共晶成分,在普通砂模铸造条件下都可以形成非平衡基体组织,通过多种方法铸造成型,为了避免发生热应力开裂,铸造完后开模温度要低于200°C,自然冷却到环境温度;

  (4)热处理

  将铸件放入到箱式炉加热,加热到950~1060C,保温为1~4h;加热升温速度不超过10C/min,保温结束后,将铸件加入5~15%的盐水或碱水淬火冷却,冷却过程中不断搅拌,淬火冷却时间≥30min;然后在200~250°C回火处理2~4h,自然冷却到环境温度。


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