CN102383062A - 一种钢材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢材料及其制备方法，其主要是将组成原料：基体为Fe元素，Cr、W、Ti、Ta、Mn和C按一定重量份混合，然后经过熔炼、热处理和真空浇注得到钢材料。本发明制备工艺简单、成分稳定、成本低，而且本发明在原料上添加了多种合金元素，具有机械性能好、耐高温、抗辐射等多种特点，适合聚变堆的应用。

Description

一种钢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种钢材料及其制备方法，属于金属材料加工技术领域。
背景技术
聚变能是一种清洁核能，要求其使用的结构材料为低活化材料。目前广泛使用的裂变堆结构材料主要成分含有Fe、Mn、Ni、Mo等元素，其中Ni、M0等受中子辐照后会产生长寿命放射性核素，而且有些放射性核素的半衰期可长达几万年甚至几十万年以上，这对核电站的核废物处理问题提出了严峻的挑战，不仅处理成本非常高，而且极不安全，不适用于聚变堆。因此，为了尽量降低材料活化可能引起的潜在放射性危害以及减少放射性废物的后处理及其费用，国内外对聚变堆合金钢配方进行了一些研究。
发明内容
为了缓解现有技术的不足和缺陷，本发明的目的在于提供一种钢材料及其制备方法，本发明制备工艺简单、成分稳定、成本低，而且本发明在原料上添加了多种合金元素，具有机械性能好、耐高温、抗辐射等多种特点，适合聚变堆的应用。
为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：
钢材料，其特征在于其组成原料的重量份为：基体为Fe元素，Cr 8.0-9.5％、W 1.2-1.8％、Ti 0.05-0.12％、Ta 0.13-0.18％、Mn 0.35-0.55％、C 0.05-0.15％，控制要求Al 0.003-0.008％、Pb 0.005-0.015％、Cu 0.003-0.008％、Si0.003-0.008％、Nb 0.0005-0.0015％和Ni 0.003-0.008％。
所述的钢材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)采用FeCa合金对纯Fe进行脱S处理，熔炼前对Cr、W、Ti、Ta、Mn进行高温真空脱水除气处理；
(2)按钢材料的组成原料重量份进行配料，将纯Fe加入真空感应炉，然后依次加入Cr、W、Ti、Ta原料，然后冲入氩气作为保护气体，控制压强0.005-0.07Mpa，升温至1400-1700℃，然后加入C和Mn；
(3)将熔炼好的钢材料取出，经热处理和真空浇注得到成品。
所述的钢材料的制备方法，其特征在于：所述的热处理为淬火1000-1100℃，时间为25-35分钟，回火750-800℃，时间为80-100分钟。
所述的钢材料的制备方法，其特征在于：所述的真空浇注温度为1400-1600℃。
本发明的有益效果：
本发明制备工艺简单、成分稳定、成本低，而且本发明在原料上添加了多种合金元素，具有机械性能好、耐高温、抗辐射等多种特点，适合聚变堆的应用。
具体实施方式
实施例1：钢材料，其组成原料的重量份为：基体为Fe元素，Cr 8.0％、W 1.2％、Ti 0.05％、Ta 0.13％、Mn 0.35％、C 0.05％，控制要求Al 0.003-0.008％、Pb0.005-0.015％、Cu 0.003-0.008％、Si 0.003-0.008％、Nb 0.0005-0.0015％和Ni0.003-0.008％。
钢材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用FeCa合金对纯Fe进行脱S处理，熔炼前对Cr、W、Ti、Ta、Mn进行高温真空脱水除气处理；
(2)按钢材料的组成原料重量份进行配料，将纯Fe加入真空感应炉，然后依次加入Cr、W、Ti、Ta原料，然后冲入氩气作为保护气体，控制压强0.005-0.07Mpa，升温至1400-1700℃，然后加入C和Mn；
(3)将熔炼好的钢材料取出，经热处理和真空浇注得到成品。
热处理为淬火1000-1100℃，时间为25-35分钟，回火750-800℃，时间为80-100分钟；真空浇注温度为1400-1600℃。
实施例2：钢材料，其组成原料的重量份为：基体为Fe元素，Cr 8.8％、W 1.5％、Ti 0.08％、Ta 0.15％、Mn 0.45％、C 0.10％，控制要求Al 0.003-0.008％、Pb0.005-0.015％、Cu 0.003-0.008％、Si 0.003-0.008％、Nb 0.0005-0.0015％和Ni0.003-0.008％。
钢材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用FeCa合金对纯Fe进行脱S处理，熔炼前对Cr、W、Ti、Ta、Mn进行高温真空脱水除气处理；
(2)按钢材料的组成原料重量份进行配料，将纯Fe加入真空感应炉，然后依次加入Cr、W、Ti、Ta原料，然后冲入氩气作为保护气体，控制压强0.005-0.07Mpa，升温至1400-1700℃，然后加入C和Mn；
(3)将熔炼好的钢材料取出，经热处理和真空浇注得到成品。
热处理为淬火1000-1100℃，时间为25-35分钟，回火750-800℃，时间为80-100分钟；真空浇注温度为1400-1600℃。
实施例3：钢材料，其组成原料的重量份为：基体为Fe元素，Cr 9.5％、W 1.8％、Ti 0.12％、Ta 0.18％、Mn 0.55％、C 0.15％，控制要求Al 0.003-0.008％、Pb0.005-0.015％、Cu 0.003-0.008％、Si 0.003-0.008％、Nb 0.0005-0.0015％和Ni0.003-0.008％。
钢材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用FeCa合金对纯Fe进行脱S处理，熔炼前对Cr、W、Ti、Ta、Mn进行高温真空脱水除气处理；
(2)按钢材料的组成原料重量份进行配料，将纯Fe加入真空感应炉，然后依次加入Cr、W、Ti、Ta原料，然后冲入氩气作为保护气体，控制压强0.005-0.07Mpa，升温至1400-1700℃，然后加入C和Mn；
(3)将熔炼好的钢材料取出，经热处理和真空浇注得到成品。
热处理为淬火1000-1100℃，时间为25-35分钟，回火750-800℃，时间为80-100分钟；真空浇注温度为1400-1600℃。
实施例4：上述实施例1-3所制得的钢材料成分中杂质的含量测定：
  Al   Pb   Cu   Si   Nb   Ni
 实施例1   0.0028％   0.0008％   0.0017％   0.005％   0.0003％   0.0015％
 实施例2   0.0045％   0.008％   0.0035％   0.0014％   0.0008％   0.0025％
 实施例3   0.006％   0.012％   0.006％   0.0065％   0.0010％   0.0047％

Claims (4)

1.一种钢材料，其特征在于其组成原料的重量份为：基体为Fe元素，Cr 8.0-9.5%、W 1.2-1.8%、Ti 0.05-0.12%、Ta 0.13-0.18%、Mn 0.35-0.55%、C 0.05-0.15%，控制要求Al 0.003-0.008%、Pb 0.005-0.015%、Cu 0.003-0.008%、Si 0.003-0.008%、Nb 0.0005-0.0015%和Ni 0.003-0.008%。
2.一种如权利要求1所述的钢材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）采用FeCa合金对纯Fe进行脱S处理，熔炼前对Cr、W、Ti、Ta、Mn进行高温真空脱水除气处理；
（2）按钢材料的组成原料重量份进行配料，将纯Fe加入真空感应炉，然后依次加入Cr、W、Ti、Ta原料，然后冲入氩气作为保护气体，控制压强0.005-0.07Mpa，升温至1400-1700℃，然后加入C和Mn；
（3）将熔炼好的钢材料取出，经热处理和真空浇注得到成品。
3.根据权利要求2所述的钢材料的制备方法，其特征在于：所述的热处理为淬火1000-1100℃，时间为25-35分钟，回火750-800℃，时间为80-100分钟。
4.根据权利要求2所述的钢材料的制备方法，其特征在于：所述的真空浇注温度为1400-1600℃。
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