专利名称：一种紧固件用耐蚀铁合金材料及制备方法
一种紧固件用耐蚀铁合金材料及制备方法技术领域
本发明属于耐蚀铁合金领域，特别是指一种紧固件用耐蚀铁合金材料及制备方法。
背景技术：
现紧固件如螺栓与螺母的材质一般为碳钢、不锈钢、高强度钢等制造，除了不锈钢夕卜，其它材质的耐腐蚀能力较差，在使用过程中，会出现锈蚀严重而导致螺栓与螺母无法分离，尤其是在室外或环境恶劣的情况下，采用上述材质生产的紧固件属于一次性产品，在进行维修或保养时必须进行更换。而不锈钢材质生产紧固件又因成本高而仅能应用于一些特殊的场所。而且上述材质还有一个缺点就是耐磨性能不足、延展率低，在实际使用过程中会出现当紧固力大时，螺栓折断或螺母开裂现象。
现也有技术采用铬锰氮系列铁合金来生产紧固件，但这类铁合金的冷加工硬化率上升过快，加工难度大，并且冷墩和冲压性能差，有碎边现象。发明内容
本发明的目的是提供一捉紧固件用耐蚀铁合金材料，通过本技术方案生产的铁合金的机械性能、耐磨性能、塑韧性及耐磨性均较高的铁合金材料。
本发明是通过以下技术方案实现的
一种紧固件用耐蚀铁合金材料，其组成按重量百分比为,0.08-0. 10%的碳、 15-15. 5% 的猛、O. 3-0. 6% 的硅、14. 5-15. 0% 的铬、O. 03-0. 05% 的钥、O. 5-1. 0% 的镍、 O. 03-0. 05% 的钒、O. 1-0. 3% 的钛、O. 01-0. 03% 的锆、O. 01- 0. 03% 的硼、O. 3-0. 5% 的铜、 O. 15-0. 25% 的氮、O. 001-0. 002% 的镧、余量为铁。
所述紧固件用耐蚀铁合金材料，其组成按重量百分比还包括有O. 01-0. 02%的铌。
铌和镧是以铌铁和镧铁合金方式加入。
所述制备方法是
配料，按重量百分比为，O. 08-0. 10%的碳、15-15. 5%的锰、O. 3-0. 6%的硅、 14. 5-15. 0% 的铬、O. 03-0. 05% 的钥、O. 5-1. 0% 的镍、O. 03-0. 05% 的钒、O. 1-0. 3% 的钛、 O. 01-0. 03% 的锆、O. 01-0. 03% 的硼、O. 3-0. 5% 的铜、O. 15-0. 25% 的氮、O. 001-0. 002% 的镧、 余量为铁进行配料；
熔炼，将根据计算的铁量的一半及碳、锰、硅、铬、钥、镍、钒、锆放入熔炼炉中进行熔化，待熔化为液体后加入钛、镧铁及铌铁与剩余的铁，并在1250-1350°c下进行炼制1-2 小时，在炼制的同时在炉底通入O. 5-1. OMPa的氮气；
浇铸，经过去渣等进行精制后的铁合金熔液在温度为1180±20°C下恒温浇铸成锭；
降温，浇铸结束后进行分阶段降温，第一个阶段匀速降温至650_680°C，降温速度不超过每分钟50°C ;第二个阶段为快速降温阶段，降温速度不低于每秒钟2°C至130-150°C ；
淬火，将冷却的铁合金锭于850-900°C的淬火炉中保温2_4小时后进行水溶液恒温淬火至380-410°C后水液自然淬火至110-130°C ；
回火，在280±20°C回火炉中保温3-5小时后自然冷却至常温。
所述淬火用水溶液保持温度在105_130°C之间。
本发明同现有技术相比的有益效果是
利用铬、铜和钥的配合提高铁合金的耐腐蚀性能；氮能够提高铁合金的强度但不损害铁合金的塑性和韧性并同时具有耐腐蚀性能，这主要是因为氮能够固熔强化元素；铜能够提高铁合金的冷加工性能及提高塑性，但过量的铜会影响铁合金的强度，因此要控制铁合金中铜的量；钛和铌能够细化铁合金晶粒，提高金相组织的均匀，提高强度。
具体实施方式
以下通过实施例来详细描述本发明的技术方案，应当理解的是，以下的实施例仅能解释为是对本发明的解释而不能解释为是对本发明的限制。
一种紧固件用耐蚀铁合金材料，其组成按重量百分比为,0.08-0. 10%的碳、 15-15. 5% 的猛、O. 3-0. 6% 的硅、14. 5-15. 0% 的铬、O. 03-0. 05% 的钥、O. 5-1. 0% 的镍、 O. 03-0. 05% 的钒、O. 1-0. 3% 的钛、O. 01-0. 03% 的锆、O. 01-0. 03% 的硼、O. 3-0. 5% 的铜、 O. 15-0. 25% 的氮、O. 001-0. 002% 的镧、余量为铁。
所述紧固件用耐蚀铁合金材料，其组成按重量百分比还包括有O. 01-0. 02%的铌。
铌和镧是以铌铁和镧铁合金方式加入。
所述制备方法是
配料，按重量百分比为，O. 08-0. 10%的碳、15-15. 5%的锰、O. 3-0. 6%的硅、 14. 5-15. 0% 的铬、O. 03-0. 05% 的钥、O. 5-1. 0% 的镍、O. 03-0. 05% 的钒、O. 1-0. 3% 的钛、 O. 01-0. 03% 的锆、O. 01-0. 03% 的硼、O. 3-0. 5% 的铜、O. 15-0. 25% 的氮、O. 001-0. 002% 的镧、 余量为铁进行配料；
熔炼，将根据计算的铁量的一半及碳、锰、硅、铬、钥、镍、钒、锆放入熔炼炉中进行熔化，待熔化为液体后加入钛、镧铁及铌铁与剩余的铁，并在1250-1350°C下进行炼制1-2 小时，在炼制的同时在炉底通入O. 5-1. OMPa的氮气；
浇铸，经过去渣等进行精制后的铁合金熔液在温度为1180±20°C下恒温浇铸成锭；
降温，浇铸结束后进行分阶段降温，第一个阶段匀速降温至650_680°C，降温速度不超过每分钟50°C ;第二个阶段为快速降温阶段，降温速度不低于每秒钟2°C至 130-150°C ；
淬火，将冷却的铁合金锭于850-900°C的淬火炉中保温2_4小时后进行水溶液恒温淬火至380-410°C后水液自然淬火至110-130°C ；
回火，在280±20°C回火炉中保温3_5小时后自然冷却至常温。
所述淬火用水溶液保持温度在105_130°C之间，在本发明中选用的水溶液淬火液为现有技术，在此不再进行详细说明。
在本发明的各实施例中，制备方法相同，有区别的仅为各实施例材料组成的区别。
实施例1
一种紧固件用耐蚀铁合金材料，其组成按重量百分比为，O. 08%的碳、15%的锰、 O. 3%的硅、14. 5%的铬、O. 03%的钥、O. 5%的镍、O. 03%的钒、O. 1%的钛、O. 01%的锆、O. 01%的硼、O. 3%的铜、O. 15%的氮、O. 001%的镧、余量为铁。
所述制备方法是
配料，按重量百分比为，O. 08%的碳、15%的锰、O. 3%的硅、14. 5%的铬、O. 03%的钥、 O. 5% 的镍、O. 03% 的钒、O. 1% 的钛、O. 01% 的锆、O. 01% 的硼、O. 3% 的铜、O. 15% 的氮、O. 001% 的镧、余量为铁进行配料；
熔炼，将根据计算的铁量的一半及碳、锰、硅、铬、钥、镍、钒、锆放入熔炼炉中进行熔化，待熔化为液体后加入钛、镧铁与剩余的铁，并在1250-1350°C下进行炼制1. 5小时，在炼制的同时在炉底通入O. 5MPa的氮气；
浇铸，经过去渣等进行精制后的铁合金熔液在温度为1180±20°C下恒温浇铸成锭；
降温，浇铸结束后进行分阶段降温，第一个阶段匀速降温至650_680°C，降温速度不超过每分钟50°C ;第二个阶段为快速降温阶段，降温速度不低于每秒钟2°C至 130-150°C ；
淬火，将冷却的铁合金锭于850_900°C的淬火炉中保温2. 5小时后进行水溶液恒温淬火至380-410°C后水液自然淬火至110-130°C ；
回火，在280±20°C回火炉中保温3小时后自然冷却至常温。
所述淬火用水溶液保持温度在105_130°C之间。
实施例2
一种紧固件用耐蚀铁合金材料，其组成按重量百分比为，O. 10%的碳、15. 5%的锰、 O. 6%的硅、15. 0%的铬、O. 05%的钥、1. 0%的镍、O. 05%的钒、O. 3%的钛、O. 03%的锆、O. 03%的硼、O. 5%的铜、O. 25%的氮、O. 002%的镧、余量为铁。
所述制备方法是
配料，按重量百分比为，O. 10%的碳、15. 5%的锰、O. 6%的硅、15. 0%的铬、O. 05% 的钥、1. 0%的镍、O. 05%的钒、O. 3%的钛、O. 03%的锆、O. 03%的硼、O. 5%的铜、O. 25%的氮、 O. 002%的镧、余量为铁进行配料；
熔炼，将根据计算的铁量的一半及碳、锰、硅、铬、钥、镍、钒、锆放入熔炼炉中进行熔化，待熔化为液体后加入钛、镧铁与剩余的铁，并在1250-1350°C下进行炼制2小时，在炼制的同时在炉底通入1. OMPa的氮气；
浇铸，经过去渣等进行精制后的铁合金熔液在温度为1180±20°C下恒温浇铸成锭；
降温，浇铸结束后进行分阶段降温，第一个阶段匀速降温至650_680°C，降温速度不超过每分钟50°C ;第二个阶段为快速降温阶段，降温速度不低于每秒钟2°C至 130-150°C ；
淬火，将冷却的铁合金锭于850-900°C的淬火炉中保温4小时后进行水溶液恒温淬火至380-410°C后水液自然淬火至110-130°C ；
回火，在280±20°C回火炉中保温3. 5小时后自然冷却至常温。
所述淬火用水溶液保持温度在105_130°C之间。
实施例3
一种紧固件用耐蚀铁合金材料，其组成按重量百分比为，O. 09%的碳、15. 2%的锰、 O. 5% 的硅、14. 8% 的铬、O. 04% 的钥、O. 8% 的镍、O. 035% 的钒、O. 2% 的钛、O. 02% 的锆、O. 025% 的硼、O. 45%的铜、O. 20%的氮、O. 0015%的镧、O. 015%的铌、余量为铁。
所述制备方法是
配料，按重量百分比为，O. 09%的碳、15. 2%的锰、O. 5%的硅、14. 8%的铬、O. 04%的钥、O. 8%的镍、O. 035%的钒、O. 2%的钛、O. 02%的锆、O. 025%的硼、O. 45%的铜、O. 20%的氮、 O. 0015%的镧、O. 015%的铌、余量为铁进行配料；
熔炼，将根据计算的铁量的一半及碳、锰、硅、铬、钥、镍、钒、锆放入熔炼炉中进行熔化，待熔化为液体后加入钛、镧铁及铌铁与剩余的铁，并在1250-1350°C下进行炼制2小时，在炼制的同时在炉底通入O. 8MPa的氮气；
浇铸，经过去渣等进行精制后的铁合金熔液在温度为1180±20°C下恒温浇铸成锭；
降温，浇铸结束后进行分阶段降温，第一个阶段匀速降温至65 0_680°C，降温速度不超过每分钟50°C ;第二个阶段为快速降温阶段，降温速度不低于每秒钟2°C至 130-150°C ；
淬火，将冷却的铁合金锭于850-900°C的淬火炉中保温2. 5小时后进行水溶液恒温淬火至380-410°C后水液自然淬火至110-130°C ；
回火，在280±20°C回火炉中保温3小时后自然冷却至常温。
所述淬火用水溶液保持温度在105_130°C之间。
实施例4
一种紧固件用耐蚀铁合金材料，其组成按重量百分比为，O. 09%的碳、15. 5%的锰、 O. 5% 的硅、15. 0% 的铬、O. 04% 的钥、O. 8% 的镍、O. 045% 的钒、O. 25% 的钛、O. 02% 的锆、O. 025% 的硼、O. 45%的铜、O. 18%的氮、O. 0015%的镧、O. 015%的铌、余量为铁。
所述制备方法是
配料，按重量百分比为，O. 09%的碳、15. 5%的锰、O. 5%的硅、15. 0%的铬、O. 04%的钥、O. 8%的镍、O. 045%的钒、O. 25%的钛、O. 02%的锆、O. 025%的硼、O. 45%的铜、O. 18%的氮、 O. 0015%的镧、O. 015%的铌、余量为铁进行配料；
熔炼，将根据计算的铁量的一半及碳、锰、硅、铬、钥、镍、钒、锆放入熔炼炉中进行熔化，待熔化为液体后加入钛、镧铁及铌铁与剩余的铁，并在1250-1350°C下进行炼制2小时，在炼制的同时在炉底通入O. 8MPa的氮气；
浇铸，经过去渣等进行精制后的铁合金熔液在温度为1180±20°C下恒温浇铸成锭；
降温，浇铸结束后进行分阶段降温，第一个阶段匀速降温至650_680°C，降温速度不超过每分钟50°C ;第二个阶段为快速降温阶段，降温速度不低于每秒钟2°C至 130-150°C ；
淬火，将冷却的铁合金锭于850-900°C的淬火炉中保温2. 5小时后进行水溶液恒温淬火至380-410°C后水液自然淬火至110-130°C ；
回火，在280±20°C回火炉中保温3. 5小时后自然冷却至常温。
所述淬火用水溶液保持温度在105_130°C之间。
权利要求
1.一种紧固件用耐蚀铁合金材料，其特征在于其组成按重量百分比为，O. 08-0. 10% 的碳、15-15. 5% 的锰、O. 3-0. 6% 的硅、14. 5-15. 0% 的铬、O. 03-0. 05% 的钥、O. 5-1. 0% 的镍、 O. 03-0. 05% 的钒、O. 1-0. 3% 的钛、O. 01-0. 03% 的,告、O. 01-0. 03% 的硼、O. 3-0. 5% 的铜、 O. 15-0. 25% 的氮、O. 001-0. 002% 的镧、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的紧固件用耐蚀铁合金材料，其特征在于所述紧固件用耐蚀铁合金材料，其组成按重量百分比还包括有O. 01-0. 02%的铌。
3.根据权利要求1或2所述的紧固件用耐蚀铁合金材料，其特征在于铌和镧是以铌铁和镧铁合金方式加入。
4.一种紧固件用耐蚀铁合金材料制备方法，其特征在于配料，按重量百分比为，O. 08-0. 10%的碳、15-15. 5%的锰、O. 3-0. 6%的硅、14. 5-15. 0% 的铬、O. 03-0. 05% 的钥、O. 5-1. 0% 的镍、O. 03-0. 05% 的钒、O. 1-0. 3% 的钛、O. 01-0. 03% 的锆、 O. 01-0. 03%的硼、O. 3-0. 5%的铜、O. 15-0. 25%的氮、O. 001-0. 002%的镧、余量为铁进行配料；熔炼，将根据计算的铁量的一半及碳、锰、硅、铬、钥、镍、钒、锆放入熔炼炉中进行熔化， 待熔化为液体后加入钛、镧铁及铌铁与剩余的铁，并在1250-1350°C下进行炼制1-2小时， 在炼制的同时在炉底通入O. 5-1. OMPa的氮气；浇铸，经过去渣等进行精制后的铁合金熔液在温度为1180±20°C下恒温浇铸成锭；降温，浇铸结束后进行分阶段降温，第一个阶段匀速降温至650-680°C，降温速度不超过每分钟50°C ;第二个阶段为快速降温阶段，降温速度不低于每秒钟2°C至130-150°C ；淬火，将冷却的铁合金锭于850-900°C的淬火炉中保温2-4小时后进行水溶液恒温淬火至380-410°C后水液自然淬火至110-130°C ；回火，在280±20°C回火炉中保温3-5小时后自然冷却至常温。
5.根据权利要求4所述的紧固件用耐蚀铁合金材料制备方法，其特征在于所述淬火用水溶液保持温度在105-130°C之间。
全文摘要
本发明涉及一种紧固件用耐蚀铁合金材料及制备方法，其组成按重量百分比为，0.08-0.10%的碳、15-15.5%的锰、0.3-0.6%的硅、14.5-15.0%的铬、0.03-0.05%的钼、0.5-1.0%的镍、0.03-0.05%的钒、0.1-0.3%的钛、0.01-0.03%的锆、0.01-0.03%的硼、0.3-0.5%的铜、0.15-0.25%的氮、0.001-0.002%的镧、余量为铁。通过本技术方案生产的铁合金的机械性能、耐磨性能、塑韧性及耐磨性均较高的铁合金材料。
文档编号C22C38/58GK103014556SQ201210495419
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者任旭辉 申请人:宁波腾玲工贸有限公司