CN107904528A - 一种耐热合金钢及其制备方法 - Google Patents

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夏建强
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Abstract

本发明公开了一种耐热合金钢及其制备方法，该耐热合金钢包括如下重量份的原料：铁合金85‑100份，纤维增强氧化铝复合粉体8‑12份，氮化硼陶瓷粉体3‑5份，铬基合金粉末2‑4份，沉淀硫酸钡1‑3份，氧化钇0.2‑0.4份，硼砂0.3‑0.5份。本发明主要是将陶瓷复合粉体和增强材料等按比例混合后加入铁合金中制成钢材，从而提高钢材的高温耐热性。

Description

一种耐热合金钢及其制备方法
技术领域
本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种耐热合金钢及其制备方法。
背景技术
耐热合金钢是一种在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。然而，随着科技的不断进步，原有的耐热合金钢的耐热性能已经跟不上市场的发展需求，因此如何提高其耐热性能是耐热合金钢急需解决的技术问题。
发明内容
鉴于以上所述，本发明提供了一种耐热合金钢，在铁合金基质的基础上，添加高温耐热的陶瓷复合粉体和无机增强材料等，从而提高耐热合金钢的高温耐热性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种耐热合金钢，包括如下重量份的原料：铁合金85-100份，纤维增强氧化铝复合粉体8-12份，氮化硼陶瓷粉体3-5份，铬基合金粉末2-4份，沉淀硫酸钡1-3份，氧化钇0.2-0.4份，硼砂0.3-0.5份。
上述原料中，纤维增强氧化铝复合粉体的制备方法参考专利号为：CN1986408，名称为一种纤维状纳米氧化铝粉体的制备方法的发明专利。
所述铬基合金粉末的型号为Cr50铬基合金粉末。
上述耐热合金钢的制备方法，所述制备方法包括熔炼工艺和热处理工艺；其中，所述的熔炼工艺步骤如下：
(1)将铁合金加热至熔解，加入硼砂和氧化钇，搅拌混合均匀，然后基于此状态下保温15-20min；
(2)在步骤(1)的基础上，将温度提高200-300℃，加入纤维增强氧化铝复合粉体、氮化硼复合粉体、铬基合金粉末和沉淀硫酸钡，加热熔融，搅拌混合均匀，然后基于此状态下保温10-15min；
(3)精炼和静置：撇去步骤(2)所得的混合金属熔液的表面浮渣，然后精炼3-5min，精炼完成后再撇去表面浮渣，静置8-10min；
(4)浇注：当精炼后的混合金属熔液温度降至1150-1200℃时浇注成型，得到耐热合金钢；
所述的热处理工艺为：
(a)将熔炼得到的耐热合金钢加热至720-740℃，保温30-60min，然后空冷至室温；
(b)再将经过步骤(a)处理的耐热合金钢加热至760-800℃，保温30-40min，然后空冷至室温。
其中，氧化铝纤维是高性能的无机纤维，它不仅具有强度大、模量大、热导率小、热膨胀系数低、耐热性能和耐高温氧化性能好的优点，而且表面活性好，易于树脂、金属、陶瓷基体复合，形成诸多性能有益，应用广泛的复合材料。如氧化铝纳米纤维是各种纳米复合材料的理想的结构增强剂，是高温下强耐热材料。在航天，军工及高新科技领域中颇受欢迎。
氮化硼陶瓷粉体具有良好的耐热性、热稳定性、导热性、高温介电强度，是理想的散热材料和高温绝缘材料。氮化硼的化学稳定性好，能抵抗大部分熔融金属的浸蚀。它也有很好的自润滑性。
本发明的有益效果：本发明的耐热合金钢，在铁合金基质的基础上，添加高温耐热的陶瓷复合粉体、无机增强材料和稀土氧化物等，并对熔炼的粗耐热合金钢进行热处理，使得耐热合金钢的晶粒细化，且提高了耐热合金钢的高温耐热性。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。实施例中，各种原料均为马可波罗网产品。
实施例1
一种耐热合金钢，包括如下重量份的原料：铁合金95份，纤维增强氧化铝复合粉体10份，氮化硼陶瓷粉体4份，Cr50铬基合金粉末3份，沉淀硫酸钡2份，氧化钇0.3份，硼砂0.4份。
上述耐热合金钢的制备方法，所述制备方法包括熔炼工艺和热处理工艺；其中，所述的熔炼工艺步骤如下：
(1)将铁合金加热至熔解，加入硼砂和氧化钇，搅拌混合均匀，然后基于此状态下保温15min；
(2)在步骤(1)的基础上，将温度提高250℃，加入纤维增强氧化铝复合粉体、氮化硼复合粉体、铬基合金粉末和沉淀硫酸钡，加热熔融，搅拌混合均匀，然后基于此状态下保温10min；
(3)精炼和静置：撇去步骤(2)所得的混合金属熔液的表面浮渣，然后精炼5min，精炼完成后再撇去表面浮渣，静置8min；
(4)浇注：当精炼后的混合金属熔液温度降至1150℃时浇注成型，得到耐热合金钢；
所述的热处理工艺为：
(a)将熔炼得到的耐热合金钢加热至730℃，保温45min，然后空冷至室温；
(b)再将经过步骤(a)处理的耐热合金钢加热至780℃，保温30min，然后空冷至室温。
经检测，本实施例所得的耐热合金钢的抗氧化温度可高达1210℃。
实施例2
一种耐热合金钢，包括如下重量份的原料：铁合金90份，纤维增强氧化铝复合粉体12份，氮化硼陶瓷粉体5份，Cr50铬基合金粉末2份，沉淀硫酸钡1份，氧化钇0.4份，硼砂0.5份。
上述耐热合金钢的制备方法，所述制备方法包括熔炼工艺和热处理工艺；其中，所述的熔炼工艺步骤如下：
(1)将铁合金加热至熔解，加入硼砂和氧化钇，搅拌混合均匀，然后基于此状态下保温18min；
(2)在步骤(1)的基础上，将温度提高300℃，加入纤维增强氧化铝复合粉体、氮化硼复合粉体、铬基合金粉末和沉淀硫酸钡，加热熔融，搅拌混合均匀，然后基于此状态下保温12min；
(3)精炼和静置：撇去步骤(2)所得的混合金属熔液的表面浮渣，然后精炼5min，精炼完成后再撇去表面浮渣，静置10min；
(4)浇注：当精炼后的混合金属熔液温度降至1200℃时浇注成型，得到耐热合金钢；
所述的热处理工艺为：
(a)将熔炼得到的耐热合金钢加热至730℃，保温50min，然后空冷至室温；
(b)再将经过步骤(a)处理的耐热合金钢加热至800℃，保温35min，然后空冷至室温。
经检测，本实施例所得的耐热合金钢的抗氧化温度可高达1250℃。

Claims (3)

1.一种耐热合金钢，其特征在于，包括如下重量份的原料：铁合金85-100份，纤维增强氧化铝复合粉体8-12份，氮化硼陶瓷粉体3-5份，铬基合金粉末2-4份，沉淀硫酸钡1-3份，氧化钇0.2-0.4份，硼砂0.3-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种耐热合金钢，其特征在于：所述铬基合金粉末的型号为Cr50铬基合金粉末。
3.要求1所述的一种耐热合金钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括熔炼工艺和热处理工艺；其中，所述的熔炼工艺步骤如下：
(1)将铁合金加热至熔解，加入硼砂和氧化钇，搅拌混合均匀，然后基于此状态下保温15-20min；
(2)在步骤(1)的基础上，将温度提高200-300℃，加入纤维增强氧化铝复合粉体、氮化硼陶瓷粉体、铬基合金粉末和沉淀硫酸钡，加热熔融，搅拌混合均匀，然后基于此状态下保温10-15min；
(3)精炼和静置：撇去步骤(2)所得的混合金属熔液的表面浮渣，然后精炼3-5min，精炼完成后再撇去表面浮渣，静置8-10min；
(4)浇注：当精炼后的混合金属熔液温度降至1150-1200℃时浇注成型，得到耐热合金钢；
所述的热处理工艺为：
(a)将熔炼得到的耐热合金钢加热至720-740℃，保温30-60min，然后空冷至室温；
(b)再将经过步骤(a)处理的耐热合金钢加热至760-800℃，保温30-40min，然后空冷至室温。
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