專利名稱：一種奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及耐蝕合金的領域,具體涉及一種奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金。
背景技術：
伴隨工業(yè)的發(fā)展，對可以用于暴露在強腐蝕環(huán)境的設備上的材料需求越來越高。高硅鑄鐵就是根據(jù)這種需求開發(fā)的材料之一。硅的質(zhì)量分數(shù)在10% 18%之間的Fe-Si-C鑄造合金稱為高硅鑄鐵，適用于制作承受靜載荷的與各種強腐蝕介質(zhì)(如各種溫度和濃度的硝酸、硫酸、鉻酸、有機酸和一系列鹽溶液)接觸的部件，可用于化工、石油、化纖、冶金、國防等工業(yè)所需的耐蝕鑄件，還可用于制造外加電流陰極保護用的輔助陽極鑄件，但是由于高硅鑄鐵硬而脆，力學性能較低，不適于制造承受較大沖擊載荷和交變負荷的零部件，或溫度突變的零部件；其次由于它的固有特性所決定，又存在著強度和沖擊韌性低、硬度高、 脆性大、導熱系數(shù)小以及膨脹系數(shù)大等缺點，以致在鑄造生產(chǎn)及應用時，很容易產(chǎn)生縮松、縮孔和裂紋等缺陷，不能經(jīng)受劇烈的溫度變化及承受高壓，而且機械加工比較困難，從而在一定程度上限制了這種材料的推廣和應用。目前高硅鑄鐵件的生產(chǎn)主要在中小件的生產(chǎn)中，對大件的生產(chǎn)受到成形性和缺陷以及加工性能的影響，研究的很少。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金，能有效提高合金的力學性能。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)一種奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金，其特征在于該合金的化學成分重量百分比是碳 0. 4 0. 7%、硅 14. 5 18%、錳 0. 3 0. 8%、硫< 0. 03%、磷< 0. 03%、鎳 18 36%、余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)；所述的熔煉溫度為1500 1550°C;澆注溫度為1350 1380°C ;靜置時間5-15分鐘，退火溫度為930°C -980度。C在本發(fā)明的技術方案中，所采用的合金元素重量百分比，其作用和運用原則如下(I)硅 Si :14. 5 18%當硅的重量比達到14. 5%時，在適當?shù)慕橘|(zhì)條件下，其表面會形成一層致密的保護膜，膜主要由二氧化硅構(gòu)成。這時耐蝕性急劇上升，當含硅量低于14. 5%時，耐蝕性受氧化鐵膜控制；含硅量高于14. 36%時，耐蝕性受二氧化硅膜控制。因此鑄鐵中必須含有不低于14. 5%的硅才具有優(yōu)良的耐蝕性。耐蝕性能隨含硅量的增加而提高，但過高的含硅量會生成介穩(wěn)定的脆性相(Fe5Si2)，使材料更脆，為此最高含硅量可達18%。但為了獲得良好的耐蝕性，又不使其機械性能太差，Si的含量選在14. 5% 18%。(2)碳 C :0. 4 0. 7%高娃耐蝕合金中的娃含量越高,含碳量應當越低。較合理的含碳量應相當于該高硅耐蝕合金的共晶成分或其附近的過共晶成分。碳含量低于共晶成分時，會得到流動性低而硬度和脆性較高的鐵基合金。若含碳量大大超過共晶成分時，會析出粗大的石墨，引起嚴重的組織疏松。這是由于Si在a固溶體中的溶解能力比C強，而且Si又加速了 C的擴散，因此C就被Si排擠出來而形成石墨。當C量提高時石墨增大、增多，就會形成更多的空洞和構(gòu)成更多的微電池，而不利于其力學性能和耐蝕性，C含量選在0. 4% 0. 7%。(3)錳 Mn :0. 3 0. 8%錳在鐵基合金中是一種擴大奧氏體區(qū)的元素，而硅是縮小奧氏體區(qū)的元素，少量的錳在高硅鐵基合金中將固溶在a鐵素體中，對合金的耐蝕性和機械性能影響不明顯，但過高的錳對高硅鐵基合金的性能產(chǎn)生不利的影響，因為錳在合金凝固偏析系數(shù)較大，極容易在樹枝晶間富集，使成分分布的不均勻，造成局部微區(qū)的電極電位存在一定的差別，甚至形成微電池效應，降低合金的耐蝕性，故Mn應選0. 3% 0. 8%之間。
(4)磷 P <0.03%磷P的含量將影響到高硅耐蝕合金的耐熱性，一般要求其含量在0. 03%以下。(5)硫 S <0.03%硫S的含量增加會降低高硅耐蝕合金的耐蝕性和機械性能，因為鐵水中S的活性系數(shù)隨Si的增加而顯著提高。所以S的含量應嚴格控制在0. 03%以下。(6)鎳 Ni : 18 36%鎳是強烈形成并穩(wěn)定奧氏體且擴大奧氏體區(qū)的元素，隨著鎳含量的增加，鐵素體相可完全消逝，為了得到單一的奧氏體組織，根據(jù)奧氏體鋼的設計思路，鉻的當量=Cr%+Mo%+1. 5XSi%= 22 27%，則鎳的含量選用18 28%。Ni的熱力學穩(wěn)定性比鐵高，加人Ni可提高鑄鐵的化學穩(wěn)定性，同時促進鈍化，Ni能使腐蝕電位朝正方向移動，而且Ni量越高腐蝕電位越正,耐蝕能力越強。表I是本發(fā)明和高硅鑄鐵Sil5合金力學性能檢測結(jié)果對比。表I
合金編號平均沖擊韌性(J/cm2)平均硬度(HRC)
高硅鑄鐵Si 150 735476
奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金5 5236 2表2是本發(fā)明與和高硅鑄鐵Si 15合金在20%的硫酸中通電電流密度為30A/cm2時的腐蝕結(jié)果對比。表權(quán)利要求
1.一種奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金，其特征在于該合金的化學成分重量百分比是碳 O. 4 O. 7%、硅 14. 5 18%、錳 O. 3 O. 8%、硫< O. 03%、磷< O. 03%、鎳 18 36%、余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金，其特征在于所述的熔煉溫度為1500 1550°C ;澆注溫度為1350 1380°C ;靜置時間5_15分鐘，退火溫度為9300C -980 度。C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廣泛應用于化工工業(yè)耐酸件和各種耐酸陽極以及各種行業(yè)耐酸部件用奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金。其特征是該合金的化學成分重量百分比是碳0.4～0.7％、硅14.5～18％、錳0.3～0.8％、硫＜0.03％、磷＜0.03％、鎳18～36％、余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)；本發(fā)明主要是奧氏體為面心立方結(jié)構(gòu)，能很好的提高合金的力學性能，從而解決了高硅鑄鐵在制造和使用中易斷裂的缺點，同時具有高硅鑄鐵耐蝕的優(yōu)點，拓寬了耐蝕合金的應用范圍，用此配方冶煉的奧氏體Fe-Ni-Si-C耐蝕合金制造的工件，其力學性能和耐蝕性能都高于高硅鑄鐵。
文檔編號C22C38/08GK102776437SQ20111012579
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者李具倉 申請人:李具倉