基于快速凝固铸造工艺的高硼铁基合金及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113235015A(43)申请公布日2021.08.10(21)申请号202110517338.4(22)申请日2021.05.12(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人王奎徐高鹏李浩楠蒋海燕王渠东丁文江(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人胡晶(51)Int.Cl.C22C38/32(2006.01)C22C38/02(2006.01)C22C33/06(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称基于快速凝固铸造工艺的高硼铁基合金及其制备方法(57)摘要本发明属于高硼铁基合金领域，具体涉及一种基于快速凝固铸造工艺的高硼铁基合金及其制备方法。该材料的具体化学成分的质量百分比为：0.28％‑0.32％C，3.6％‑3.8％B，11.5％‑12.5％Cr，1.5％‑2.0％Si，S<0.05％，P<0.05％，余量Fe。本发明还提供了一种基于快速凝固铸造工艺的铁硼合金的制备方法，利用中频真空感应炉熔炼，通过快速凝固铸造成型。本发明提供的制备方法能够显著地细化高硼铁基合金中的硼化物尺寸，并且使其均匀分布，优化了合金组织，提高了合金的耐液态金属腐蚀磨损性能以及综合力学性能。CN113235015ACN113235015A权利要求书1/1页1.一种基于快速凝固铸造工艺的高硼铁基合金，其特征在于，包括化学成分如下质量百分比含量的各组分：0.28‑0.32％C，3.6‑3.8％B，11.5‑12.5％Cr，1.5‑2.0％Si，S<0.05％，P<0.05％，余量为Fe。2.一种根据权利要求1所述基于快速凝固铸造工艺的高硼铁基合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将钢材、生铁、铬铁加入熔炼炉内，并加热熔化；S2：待S1制得的金属液完全熔化后，进行保温；S3：再向S2制得的熔体中加入硼铁和硅铁，升温加热至溶体翻滚；S4：待合金全部溶化后，浇铸至模具中成型。3.根据权利要求2所述基于快速凝固铸造工艺的高硼铁基合金的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述钢材为废钢；所述加热熔化的温度为1590‑1610℃。4.根据权利要求2所述基于快速凝固铸造工艺的高硼铁基合金的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述熔炼炉为中频真空感应熔炼炉。5.根据权利要求2所述基于快速凝固铸造工艺的高硼铁基合金的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述保温的温度为1540‑1560℃，时间为10‑15min。6.根据权利要2所述基于快速凝固铸造工艺的高硼铁基合金的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述升温温度至1570‑1590℃；所述翻滚时间为1‑3min。7.根据权利要求2所述基于快速凝固铸造工艺的高硼铁基合金的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述浇铸温度为1520‑1540℃。8.根据权利要求2所述基于快速凝固铸造工艺的高硼铁基合金的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述模具为四周环绕循环冷却水的铜模具。9.根据权利要求8所述基于快速凝固铸造工艺的高硼铁基合金的制备方法，其特征在于，所述铜模具的冷却速率控制在50‑60℃/S。10.一种根据权利要求1所述的基于快速凝固铸造工艺的高硼铁基合金在制备耐液态金属腐蚀磨损的器件中的应用。2CN113235015A说明书1/5页基于快速凝固铸造工艺的高硼铁基合金及其制备方法技术领域[0001]本发明属于高硼铁基合金领域，具体涉及一种基于快速凝固铸造工艺的高硼铁基合金及其制备方法。背景技术[0002]铁硼合金作为一种新型的耐液态金属腐蚀磨损的材料，具有硬度高，热稳定性高，耐磨性好等一系列良好的性能。随着铁基合金中硼含量的提高，合金中的硼化物数量也随之提高。由于硼化物有效地阻碍液态金属原子相铁基体扩散，并且还具有优良的热稳定性和耐磨性以及很高的硬度，因此铁硼合金的耐液态金属腐蚀磨损性能随着硼含量的增加而提高。然而粗大的板条状初生硼化物是一种非常脆硬的金属间化合物，再加上基体中还分布着网状及长针状的共晶硼化物，它们割裂基体，对基体的塑性以及韧性造成巨大的破环。此外硼化物与硼化物之间存在大量的间隙，在液态金属侵蚀基体的过程中会通过间隙深入侵蚀基体，从而加快材料的失效速度。这些都会严重影响高硼合金在液态金属腐蚀磨损领域的应用。[0003]通过检索发现，现有技术有通过加入/提升铬含量或者硼的含量，来提升基体的耐腐蚀性能。该方法通过一味的提升铬或硼含量，虽然耐腐蚀性能得到了提升，但其他力学性能却大大下降，因而采用该方法提升耐腐蚀性能是非常有限的。[0004]另外，现有技术中还有通过改善硼化物的尺寸、形貌、分布，进而提高高硼铁基合金的耐液态金属腐蚀性能，如通过添加稀土元素、或纳