一种含Fe和Mn元素的低成本钛合金的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种铁合金，特别是设及一种含化和Mn元素的低成本铁合金。
【背景技术】
[0002] 铁及铁合金是上个世纪50年代发展起来的一种重要的金属结构材料，其密度为 4.5g/cm3左右，仅为钢的58%。铁合金的比强度高，抗腐蚀性能好，具有优良的综合性能，是 一种重要的新型结构材料。第一个实用的铁合金是1954年美国研制成功的Ti-6A1-4V合金， 此后，世界上许多国家都认识到铁合金材料的重要性，相继对其进行研究开发。铁及铁合金 目前主要用于航天航空和军事工业，其它工业领域使用量非常低。限制铁合金广泛推广的 一个重要原因就是其高昂的生产成本，在其成本结构中，原材料约占总成本的40%。因此，使 用廉价的合金元素(如化、Cr、Mn等)代替较为昂贵的合金元素(如V、Nb、Mo等)强化铁合金的 性能具有重要的发展前景。
[0003] 目前常用的铁合金a稳定元素是Al,且Al元素与铁合金的相互作用机理及其对铁 合金组织性能的影响的研究已经比较成熟。铁合金用e稳定元素主要有:Mo、VXr、Mn、Fe、 Cu、Ni等，Mo、V合金元素在现有铁合金中的应用非常广泛，合金牌号：TA(10、11、14、15、17、 18、19)、TC(3、4、6、9、10、11、12、16、17、18、19)、TB(2、3、4、5、6、7、8、9、10)等的铁合金中都 含有不同程度的Mo、V等合金元素。然而，V，Mo等合金元素价格昂贵，提高了铁合金的制造成 本，不利于铁合金的应用推广。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种含化和Mn元素的低成本铁合金。
[0005] 本发明的一种含Fe和Mn元素的低成本铁合金，其特征在于，该合金各组分元素的 质量百比为：侣:4.5-6%;铁:4-6%;儘:4-6%;氧：0.0-0.05%;碳:0.0-0.01%;氮:0.0-0.01〇/〇; 氨001%，余量为铁。
[0006] 上述含化和Mn元素的低成本铁合金的制备方法，包括W下步骤： 按照上述各成分范围配进行配料，配料后将各原料放在箱式电阻炉中150°C下保溫12 h进行烘干，然后将烘干后的原料再置于分瓣式水冷铜相蜗中进行烙炼，控制烙池溫度保持 在1650-1750°C，烙炼时间为3-5min，烙炼4次，炼制成铸锭，所得铸锭加热到800°C，在横列 式社机上社制成板材，其厚度为6-8mm;对社制得到的板材进行真空退火热处理，退火溫度 为600°C，保溫时间为化，冷却方式为空冷，真空退火热处理后，得到本发明的一种含Fe和Mn 合金元素的低成本铁合金板材。 本发明的与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点： 本发明的一种含Fe和Mn元素的低成本铁合金采用Mn和Fe等元素具有很好的固溶强化 作用，通过金相显微镜观察到合金具有a+e双相组织;通过廉价的元素(如化，化，Mn等)代替 昂贵元素(如V，Mo,师等），不仅降低了铁合金制造成本。而且还具有良好的抗蠕变性、焊接 和加工初性。
【具体实施方式】
[0007]下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
[000引实施例1 将市售的海绵铁、纯侣、纯铁、纯儘按表1的成分比进行配料，配制成原料，再将原料放 在箱式电阻炉中15(TC下保溫12 h进行烘干，然后将烘干后的原料再置于分瓣式水冷铜相 蜗中进行烙炼，控制烙池溫度保持在1650-1750°C，烙炼时间为3-5min，烙炼4次炼制成铸 锭，所得铸锭加热到80(TC，在横列式社机上社制成板材，其厚度为6-8mm，对社制得到的板 材进行真空退火热处理，退火溫度为600°C，保溫时间为化，冷却方式为空冷，真空退火热处 理后，得到本发明的一种含化和Mn元素的低成本铁合金板材。
[0009] 将上述低成本铁合金板材制成标准样(参照GB/T228.1-2010)进行室溫力学性能 测试，其力学性能见表2。
[0010] 由表1和表2中数据可W看出，本发明的低成本铁合金棒材具有更好的综合力学性 能。而且制造成本较低，具有优良性价比。
[0011] 实施例2 将市售的海绵铁、铁侣中间合金、纯铭、纯儘按表3的成分比进行配料，配制成原料，配 料后，采用挤压法将原料制成电极块，然后将电极块放在真空等离子箱内焊接，焊接后的电 极置于真空自耗电弧炉4次烙炼，电极电弧烙炼制成铸锭，铸锭加热到1050°C，开巧锻造成 O 45mm的社制棒巧，棒巧加热到800°C，在横列式社机上社制成O 20mm的棒材，对社制后的 棒材进行真空退火，退火溫度为600°C，保溫时间为化，冷却方式为空冷，真空退火热处理 后，得到本发明的一种含化和Mn元素的低成本铁合金棒材。
[0012]将上述低成本铁合金板棒材制成标准样(参照GB/T228.1-2010)进行室溫力学性 能测试，其力学性能见表4。
[0013]由表3和表4中数据可W看出，本发明的低成本铁合金棒材具有更好的综合力学性 能。而且制造成本较低，具有优良性价比。
【主权项】
1. 一种含Fe和Μη元素的低成本钛合金，其特征在于，该合金各组分元素的质量百比为： 铝：4·5-6%;铁：4-6%;锰：4-6%;氧：0·0-0·05%;碳：0·0-0·01%;氮：0·0-0·01%;氢：0·0- 0.001%，余量为钛。2. -种根据权利要求1所述的一种含Fe和Μη元素的低成本钛合金的制备方法，其特征 在于，该方法包括以下步骤：按照上述各成分范围配进行配料，配料后将各原料放在箱式 电阻炉中150Γ下保温12 h进行烘干，然后将烘干后的原料再置于分瓣式水冷铜坩埚中进 行熔炼，控制熔池温度保持在1650-1750°C，熔炼时间为3-5min，熔炼4次，炼制成铸锭，所得 铸锭加热到800°C，在横列式乳机上乳制成板材，其厚度为6-8mm;对乳制得到的板材进行真 空退火热处理，退火温度为600°C，保温时间为2h，冷却方式为空冷，真空退火热处理后，得 到本发明的一种含Fe和Μη合金元素的低成本钛合金板材。
【专利摘要】本发明公开了一种含Fe和Mn元素的低成本钛合金，其特征在于，该合金各组分元素的质量百比为：铝：4.5?6%；铁：4?6%；锰：4?6%；氧：0.0?0.05%；碳：0.0?0.01%；氮：0.0?0.01%；氢：0.0?0.001%，余量为钛。本发明的一种含Fe和Mn元素的低成本钛合金采用Mn和Fe等元素具有很好的固溶强化作用。通过廉价的元素（如Fe，Cr，Mn等）代替昂贵元素（如V，Mo，Nb等），不仅降低了钛合金制造成本。而且还具有良好的抗蠕变性、焊接和加工韧性。
【IPC分类】C22F1/18, C22C14/00, C22C1/03, C22C1/02
【公开号】CN105714150
【申请号】CN201610130527
【发明人】李重河, 鲁雄刚, 王树森, 程红伟, 程治玮, 汪宏斌, 张捷宇, 陈光耀
【申请人】上海大学