一种耐熔融铝锌液腐蚀合金材料及其铸造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高温耐腐蚀及耐磨领域，具体为一种耐熔融铝锌液腐蚀合金材料及其铸造工艺。
【背景技术】
[0002]连续热镀铝锌薄板生产线中的沉没辊及稳定辊浸于近620?650°C的熔融铝锌液中，受到活性很强的铝锌液的腐蚀和渗透，使辊面产生锌渣、点蚀和渗透，同时带钢带动沉没辊运动的速度高达30-35m/s，铝锌液和钢带对沉没辊表面有较强的高温磨损作用。目前市场上生产的沉没辊、稳定辊、大都选用高铬镍合金钢316L、317L，国外的材质也基本都是在316L、317L的基础上进行延伸，产品耐高温腐蚀、耐高温磨损性能一直没有较大突破，加上高铬镍合金成本高、使用周期短，频繁更换造成了生产企业的成本二次增加。
[0003]因此，沉没辊的材料设计需关注高温强度、耐磨性和高温耐铝锌腐蚀性，获得耐高温腐蚀、耐高温磨损性大大提高的合金材料将会是该领域的突破性进展。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服现有技术中沉没辊、稳定辊都选用高铬镍合金钢316L或者317L，而这些材料的耐高温腐蚀、耐高温磨损性能一直没有较大突破，加上高铬镍合金成本高、使用周期短，频繁更换造成了生产企业的成本二次增加的缺陷，提供一种耐熔融铝锌液腐蚀合金材料。
[0005 ]为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案:
[0006]—种耐铝锌液腐蚀合金材料，含有以下重量配比的各组分C: 0.40%?0.60 %、Cr:9%?ll%、S1:2%?2.5%、Mo:0.7%?1.0%、W:0.7%?3%、T1:0.05%?0.2%、#±:
0.05%?0.2%，余量为铁和不可避免的杂质。
[0007]沉没辊、稳定辊工作环境为接近620?650°C的高温铝锌液，其主要失效形式为高温腐蚀和磨损，由于辊面所受载荷有限，腐蚀问题显得更为重要。其中腐蚀来源于Zn、Fe在高温下的互溶、扩散反应，而316L等奥氏体型不锈钢通过加入大量的Cr、Ni等元素形成单相奥氏体组织的抗腐蚀机理在此是不适用的，而且由于超低的含碳量，合金的硬度、耐磨性明显偏低，无法得到高耐磨蚀性能。且其中Ni含量达到14%，占合金成本的一半以上，明显提高了成本，造成了资源的浪费。
[0008]本发明的耐铝锌液腐蚀合金材料配方中的Cr、Si有强烈提高淬透性作用，保证铸后合金为马氏体组织，同时提高回火稳定性及热疲劳抗力作用，Cr、S1、Mo、W、Ti可明显提高临界温度，Mo、W可显著提高回火稳定性和减少回火脆性，Ti可细化组织、提高硬度，部分C会与合金中胃、11、(>等形成一定量的合金碳化物提高硬度和红硬性。5^0、￥、1^及1^等元素进入阻挡层，除可增加阻挡层的硬度和耐磨蚀外，还可明显增加Zn在其中的扩散系数，强烈阻止Zn的扩散，抑制腐蚀。经熔炼、铸造和热处理后，可获得保持有明显马氏体针遗迹的细小索氏体组织，其间有一定量细小弥散WC、TiC和Cr23C6等合金碳化物，具有高的回火稳定性和高温强硬度。微量稀土、Ti等微合金化元素对阻挡层的细化、增韧作用明显，可使阻挡层致密、完整、不碎裂。
[0009]进一步的，该耐铝锌液腐蚀合金材料，含有以下重量百分比的各组分C:0.40 %?0.50%、Cr 9%?ll%、Si 2%?2.5%、Μο 0.7%?1.0%、W 0.7%?1.2%、Ti 0.05%?
0.2%、0.05%?0.2%，余量为铁和不可避免的杂质。
[0010]进一步的，该耐铝锌液腐蚀合金材料，含有以下重量百分比的各组分C:0.50 %?
0.60% ^Cr 9% ?ll%、Si 2% ?2.5%、Μο 0.7% ?1.0%、W 2% ?3%、Ti 0.05%?
0.2%、稀土 0.05%?0.2%，余量为铁和不可避免的杂质。
[0011 ] 该配方的耐熔融铝锌液腐蚀合金材料的抗拉强度? 820MPa，表面硬度? 280HB，延伸率2 18%，在620°C高温时，抗拉强度I 620MPa，延伸率2 21%。
[0012]该耐熔融铝锌液腐蚀合金材料的铸造工艺，包括以下几个步骤:
[0013]1)、按照配方称取原料；
[0014]2)、将模具退火至360°C;
[0015]3)、将铬铁、碳棒、纯钨加入熔炉内熔炼，熔炼温度< 760°C ；
[0016]4)、待炉料熔化后加入铁，熔炼温度为1550°C?1580°C，待铁熔化后，停炉造渣；
[0017]5)、加入硅铁、钼铁、稀土，温度达到1620°C后再次造渣出钢，将钛铁加入浇包内，测温达到1500°C时，将钢水倒入模具内进行浇铸，浇铸时模具的模筒转速为1100r/min，30min后出模；
[0018]6)、出模后将铸件放入烘箱提温至600?620°C，保温2小时后空冷。
[0019]该耐熔融铝锌液腐蚀合金材料的热处理工艺，包括以下几个步骤:
[0020]I)将铸件铸造后进行正火处理，正火条件为1000?1050°C，油冷；
[0021]2)将铸件进行回火，回火条件为350?400°C，保温3小时后空冷。
[0022]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0023]一、本发明采用新的合金设计思路，采用无Ni的合金设计，以中碳(0.40?0.6)、中铬(9?11)为基础，加入适量的S1、Mo、W和微量的Ti及稀土，经熔炼、铸造和热处理后，获得保持有明显马氏体针遗迹的细小索氏体组织。该合金由于S1、Mo、W、Ti的作用，有很高的回火稳定性和高温强硬度，可在620?650°C下长期使用，具有较高的高温耐磨性，可以满足沉没辊、稳定辊对耐磨性的要求。
[0024]二、由于铝锌液中的Al先于Zn与Fe反应形成Fe5Al2层，起到抑制锌原子扩散的作用，S1、Mo、W、Ti及Re等元素进入阻挡层，可明显增加Zn在其中的扩散系数，强烈阻止Zn的扩散，抑制腐蚀。同时由于稀土、Ti等微合金化元素对阻挡层的细化、增韧作用，使阻挡层致密、完整、不碎裂，使沉没辊、稳定辊具有稳定的耐腐蚀、耐磨损性能。该采用无Ni的合金设计，有效降低了合金成本，使用寿命将在常规材质的基础上提高I倍以上。而且由于锌渣少，阻挡层碎裂、脱落少，会有效减少沉没辊、稳定辊在使用一段时间后产生的粘渣现象，可减少停机刮渣工序，提高生产效率。
【具体实施方式】
[0025]以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]实施例1
[0027]—种耐铝锌液腐蚀合金材料，含有以下重量配比的各组分: