鈷基高彈性合金及其生產工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鈷基高彈性合金材料及其生產工藝。該合金含有Ni、Cr、Co、Mo、Fe、C、Mn和Fe；其特征在于，下述元素的重量百分比含量為：Ni為15?17%，Mn為1.8?2.2%，Mo為6.4?7.4%，Nb為0.08?0.12%。該合金材料，采用真空熔煉加電渣爐熔煉、在井式淬火爐中淬火、時效熱處理的加工工藝制成。本發(fā)明改善了冶煉和加工的難度，提高了材料的抗拉強度、延伸率、硬度等,性能達到或接近國內外先進水平。
【專利說明】
鉆基高彈性合金及其生產工藝
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及精密合金材料的冶煉技術，具體地說是一種高彈性合金材料及其生產 工藝。
【背景技術】
[0002] 高彈性合金，包括鐵基、銅基、儀基和鉆基等幾大類，其中，鉆基高彈性合金綜合性 能最好，具有高硬度、無磁、耐腐蝕等優(yōu)異的性能，其在航天航海的導航儀器，醫(yī)療、電子、電 力等行業(yè)的高精度儀表中，得到廣泛的應用。
[0003] 傳統(tǒng)的鉆基高彈性合金，其成份的重量百分比含量如表1所示：
傳統(tǒng)鉆基高彈性合金的冶煉，是采用真空感應爐冶煉。
[0004] 目前，我國生產的鉆基高彈性合金的性能，在抗拉強度、延伸率、硬度、彈性模量、 反復彎曲次數等物理性能上與國外同類先進材料的性能指標之間，尚存在較大差距。

【發(fā)明內容】

[0005] 針對我國高彈性合金材料物理性能上存在的差距和不足，本發(fā)明的目的在于：提 供一種彈性好、強度高的鉆基高彈性合金材料及其生產工藝。
[0006] 本發(fā)明是運樣實現的： 一、本發(fā)明之鉆基高彈性合金，即40CoNiCrMo,其各成分的重量百分比含量如表2所示；
本發(fā)明之化學成分中：Ni含量為15-17%，該M含量適當增加，提高了合金的初性;Mn含 量1.8-2.2%，其適當增加，使合金變得既堅硬又富有初性，并且沒有磁性，不會被磁性材料 所吸引；Mo含量6.4-7.4%，其適當減少，使合金在常溫下提高了其硬度和強度，并且顯著地 提高了高溫強度。提高了合金的熱穩(wěn)定性、耐熱性W及使用壽命。合金中加入了少量(含量 0.08-0.12%)的師，有助于凈化鋼液，提高合金的純凈度、一致性，能細化晶粒，強化合金 組織，從而提高鋼的強度、初性、抗高溫氧化性和耐蝕性，降低脆性轉變溫度，獲得好的焊接 性能和成型性能，改善合金加工性能。
[0007] 二、本發(fā)明的生產工藝如下:本發(fā)明生產工藝較傳統(tǒng)工藝的改進之處，在于冶煉方 法和冷社方法的改進。所述冶煉方法，即真空烙煉加真空自耗烙煉雙真空冶煉；所述冷社 方法，系采用多漉社機先大變形量，后小變形量，多個冷社道次冷社的加工工藝，即：先2~3 個冷社道次壓下量（1個"道次壓下量"為0.02mm)，達到冷加工變形量60% W上;后3~5個冷社 道次壓下量，冷加工變形量為10~20%。加工出成品0.6mm厚的帶材。
[000引1)真空烙煉 真空烙煉---在真空狀態(tài)下進行烙煉，由真空爐、抽真空設備完成； 2) 真空自耗烙煉(電渣重烙） 真空自耗烙煉---真空烙煉出的鋼錠，經精整;利用壓制成的被烙金屬棒材，在真空或 保護氣氛下進行烙煉，其特點是可W進行高溫，高速烙化，脫氣效果顯著，烙融金屬不受耐 火材料污染，能夠減少金屬中的非金屬夾雜物。
[0009] 渣系采用四元渣：重量約6~8kg，渣厚在75~85mm，即：渣料CaF2 55% ;Al2〇3 25〇/〇 ;CaO 15%; MgO 5%，經重烙、精煉后使用，破碎粒度為0~5mm，經800度烘烤6小時后方可使 用;鋼錠脫錠后，進行沙冷和空冷； 3) 二次鍛造:裝爐溫度《700°C裝爐，加熱溫度1200(+20rC，保溫1~1.5小時，始鍛溫 度：1190± 10°C，終鍛溫度>950°C ; 4) 熱社:在常溫下裝爐，加熱溫度為1200(+20) °C，保溫20~30分鐘，終社溫度大于950 。道次的壓下量不超過7mm，社制8個道次，用遞減的方式社制;成品空冷； 5) 澤火修磨:澤火介質為10%~15%的鹽水，澤火溫度為1100°C~1150°C，保溫時間20~ 30分鐘；用于清理表面氧化皮、氧化物的酸溶液的配比：硫酸25%，硝酸鋼2%~3%，鹽1%~2%; 鋼帶表面修磨時，要縱向修磨； 6) 冷社:40C〇化NiMo彈性好、強度高、加工硬化快、冷加工變形抗力大，加工難度較高， 且?guī)山涍^不同的壓下量和不同冷社道次后，得到的性能是大不相同的。所W，為了獲得較 高的性能，本發(fā)明采用多漉社機先大變形量，后小變形量，多個冷社道次冷社的加工工藝， 良P :先2~3個冷社道次壓下量(1個"道次壓下量"為0.02mm)，達到冷加工變形量60%W上;后3 ~5個冷社道次壓下量，冷加工變形量為10~20%。加工出成品0.6mm厚的帶材。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是:改善了冶煉和加工的難度，大大提高了性能指標，達到或接近國 際先進水平，本發(fā)明與國外同類40CoNiCrMo彈性合金材料的物理性能比較，見下面表3。

【具體實施方式】
[0011] 實施例1 一種鉆基高彈性合金及其生產工藝 本實施例之40CO化NiMo合金成分的重量百分比含量中，Ni為17%，；Mn為2.2%;Mo含量 6.4;佩為0.08%，其余均在表2的范圍之內。
[0012] 其生產工藝如下： 1.真至冶煉： 在裝爐量160kg的情況下，烙化時間115~1化分鐘，精煉溫度1520-1600°C，精煉時間35 分鐘，誘注溫度1450-1530°C ;烙化期《2Pa，精煉期《0.5Pa。
[OOK] 0)、化、0無都是隨爐裝入相蝸；(：為是精煉末期加入。
[0014] 2.成分檢測：在鋼錠冒口下5cm處取樣，用低速手鉆鉆孔，鉆孔出的鐵屑用磁鐵吸 出收集在樣品袋中，標明爐號，每錠取樣5~8g，用于化學成份分析備用。
[0015] 3.鋼錠精整:鋼錠可在扔0車床上化皮，化皮前應檢查車床運轉情況，核對鋼種、爐 號、稱重記錄表。把車床周圍其它鋼種車屑清掃干凈，精整后車屑按鋼種分類收集存放。上 車床后的鋼錠應卡正，核準梓緊頂尖，偏屯、度《3mm，化皮使用澤硬尖刀，相鄰刀痕應《1mm， 并沒有明顯臺階?；ど疃葢獙⒈砻嫜趸せ救サ艏纯蒞，要盡可能少化，留有少許缺陷 在W后精整中進一步解決，W減少不必要的損耗，提高成材率，冒口線W上及尾部弧度線W 下不用化皮。化皮后鋼錠進一步精整，殘留的氧化皮可用砂輪修磨，表面小孔桐瘤痕用砂輪 挖磨成弧形，不允許留有棱角。
[0016] 4. -次鍛造:鍛造時鋼錠的加熱采用電加熱爐，爐況清潔、溫度恒定及準確。
[0017] 裝爐溫度《700°C裝爐，加熱溫度1200(+20rC，保溫1~1.5小時，始鍛溫度：1190 (±10)°C，終鍛溫度>950°C，在滿足不了終鍛溫度的情況下，中間要重復加熱，方可鍛造 5.電渣重烙:采用渣系為四元渣:重量約6~8kg，渣厚應保證在80mm左右，即：化F2 55〇/〇 ;Al2〇3 25% ; CaO 15%; MgO 5%。渣料必須重烙、精煉后方可使用，破碎粒度為0~5mm，需經 800度烘烤6小時后方可使用，烘烤設備為電阻箱、電阻爐。使用同鋼種底墊，電極巧尺寸分 別為80方、120方。電力制度，即：電壓30~35V，電流3500~4000A。脫氧劑：Si-Ca粉， 100kg/200g。鋼錠脫錠后，空冷后修磨缺陷。鋼錠取料，每支鋼錠、頭部、尾部同時取料，兩 點分析，取平均值。鋼錠沙冷和空冷。
[001引 6.二次鍛造:裝爐溫度《700°C裝爐，加熱溫度1200(+20rC，保溫1~1.5小時，始 鍛溫度：1190(±10)°(：，終鍛溫度>950°(：;鍛造時要輕打擊、勤翻鋼，鍛鍵往返頻率要快。
[0019] 7.熱社:熱社前的巧料要嚴格清理表面的氧化物及其它缺陷。采用電加熱爐，要在 常溫下裝爐，加熱溫度為1200(+20)°C，保溫20~30分鐘，終社溫度大于950°C。每道次的壓 下量分配要合理，道次的壓下量最大不允許超過7mm，社制8個道次，用遞減的方式社制。例 如：45~38~31~25~20~15~10~7~4。
[0020] 熱社成品為4.0(-0.2) X 150mm，長條形帶材，成品空冷。
[0021 ] 8.澤火修磨:澤火介質為10%~15%的鹽水，澤火溫度為1100°C~1150°C，保溫時間 20~30分鐘，要快速進行澤火。酸溶液的配比：硫酸25%，硝酸鋼2%~3%，鹽1%~2%。鋼帶表面 修磨時，用水冷卻的方式修磨，要使用輕磨而多次往返的方法清理表面，不允許局部持續(xù)修 磨，防止局部受熱，修磨要縱向修磨不允許橫向修磨。最后，要用拋光形式清理，不允許有明 顯的沙輪紋痕跡存在。
[0022] 9.切頭焊接:準備焊接鋼帶先在校直機逐條校直，檢查每條帶端頭打印爐是否清 晰，然后將每條鋼帶二端圓頭在電沖剪上垂直剪下，每個爐號可留二個端頭不用剪切。兩條 已剪去切頭的鋼帶在焊接臺上對接，切線對齊，壓板將鋼帶壓緊固定用鐵鍵將對接處敲平。
[0023] 10.冷社先2個冷社道次壓下量(1個"道次壓下量"為0.02mm)，達到冷加工變形量 60%W上;后5個冷社道次壓下量，冷加工變形量為10~20%。加工出成品0.6mm厚的帶材。
[0024] 11.剪條刮邊長度定尺:一次剪切6條，剪切時導位要牢固，鋼帶一邊要緊靠導位， 單邊的剪邊量要大于15mm，而切兩邊的剪邊量要平均分配，防止邊部應力釋放后帶條產生 側彎。刮邊后的帶條邊部要光滑無缺陷，且要保證平直。
[0025] 切直條定尺，每支料的初始切斷要在焊接處50mm外切斷，末端也要在50mm外， 12.性能測試:樣品尺寸:0.63 X 20 X 1200mm;檢測數量:每爐8支;檢測方法:成品料上 取試樣做機械性能檢測； 實施例2 -種鉆基高彈性合金及其生產工藝 本實施例之40C〇化NiMo合金成分的重量百分比含量中，Ni為16.2%，；Mn為1.8%;Mo含 量7.4;佩為0.12%，其余在表2的范圍之內。
[00%]本實施例2與實施例1的生產工藝基本相同，不同在于： 1.真空冶煉:烙化時間120~122分鐘，精煉溫度1520~1550°C，精煉時間35分鐘，誘注 溫度 1500 ~1530°C。
[0027] ??? 6 .冷社:先3個冷社道次壓下量（1個"道次壓下量"為0.02mm)，達到冷加工變形量60% W上;后3個冷社道次壓下量，冷加工變形量為10~20%。加工出成品0.6mm厚的帶材。
【主權項】
1. 鈷基高彈性合金材料，含有附、0、0)、1〇、？6、^11和？6;其特征在于，下述元素的 重量百分比含量為：附為15-17%，]?11為1.8-2.2%，]\1〇為6.4-7.4%，他為0.08-0.12%。2. 鈷基高彈性合金材料的生產工藝，采用真空熔煉、鍛造、熱乳、淬火修磨、冷乳完成， 其特征在于： 采用了真空熔煉加真空自耗熔煉的雙真空冶煉工藝： 所述冷乳，先2~3個冷乳道次壓下量，達到冷加工變形量60%以上；后3~5個冷乳道次壓 下量，冷加工變形量為1 〇~20%，加工出成品0.6_厚的帶材。3. 根據權利要求2所述鈷基高彈性合金材料的生產工藝，其特征在于:所述淬火修磨， 采用井式淬火爐進行淬火。
【文檔編號】C22C30/00GK106048373SQ201610541312
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月11日
【發(fā)明人】孫旎, 白云超
【申請人】陜西航空精密合金有限公司