高硬度、高耐蚀和高耐磨的合金的制作方法

专利名称：高硬度、高耐蚀和高耐磨的合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及高硬度、高耐蚀和高耐磨的合金。更具体的，本发明涉及特别适合在存 在腐蚀性物质例如酸、碱和盐的环境中使用的高硬度和高耐蚀的合金、含有该合金的构件、 能形成该合金的合金用材料和生产该合金的方法。
背景技术：
在将例如粉末或颗粒的原料压缩成型为药品、准医药品、化妆品、农业化学品、饲 料、食品等的片剂中，迄今一直使用包括具有对应于片剂形状的贯穿孔的臼及插入贯穿孔 (臼孔)的下杵和上杵的组合的模具。在使用上述模具的片剂成型机器中，例如粉末的原料 填入已经插入下杵的白中，通过上杵将原料压制成型为所需片剂。如所描述的，例如在日本专利公开8540/1995中，例如在片剂成型机器中所使用 的模具采用例如合金工具钢的铁基合金例如SKS2和SKDll或主要由Mo (钼)、W(钨)等化 合物组成的硬质合金。

此外，为了提高例如合金工具钢模具的耐腐蚀性，已进行过通过镀铬涂覆表面的 尝试。然而，由于镀层的分离不能获得令人满意的效果。镀铬层能对例如表面硬度的提高 具有一定效果。然而，由于镀铬层本身不利地容易分离，不能获得令人满意的和稳定的耐磨 性提高的效果。这导致在保持模具构件强度和硬度的同时，提高例如耐腐性和耐磨性的要 求。为了解决耐磨性的问题，日本专利公开62595/2001描述了高硬度和高耐蚀的片 剂成型杵和白。该合金在具有高硬度和高耐蚀蚀性的同时，具有脱模性。尽管该合金在片剂 成型后能保持约几小时好的脱模性，出于规模生产目的一直希望在脱模性上进一步改善。 进一步，由于该合金具有相对低的疲劳强度，一直希望提高强度，此外，也一直希望具有成 型表面的镜面加工(planishing)性。另一方面，需要耐腐蚀性的应用不仅包括制造设备例如用于腐蚀性粉末的上述模 具，而且包括化学物质的处理设备、废液或废渣的处理设备、燃烧装置和它们外围构件。此 夕卜，在主要要求耐腐蚀性能的应用中，例如在用于树脂透镜或工程塑料或其它树脂的模具 和例如切削工具和直接作用轴承的构件中，已经使用例如不锈钢的耐腐蚀性钢。然而，例如 不锈钢的耐腐蚀性钢在例如强度和硬度上是不令人满意的，因此不能用于特别要求硬度和 耐磨性的应用中。例如，日本专利公开18031/1988描述了高耐蚀的热压模具，其含有20_50质量％ Cr (铬)和1.5-9质量％ Al (铝)、余量主要由Ni (镍)构成。该热压模具在温度500-800°C 和压力500-2000kg/Cm2(50-200MPa)的条件下呈现对热压的高硬度并具有抗弯性能。此外， 已经发现模具具有对Ni和Cr的耐腐蚀性。就本发明人所知，该Ni-Cr-Al基合金的模具构 件具有优异的材料硬度和耐腐蚀性，但另一方面，耐磨性不总是令人满意的，对于一些使用 条件，在构件滑动部分的磨损的发展，不利地导致构件使用寿命的缩短。对于用于树脂透镜和例如所谓“工程塑料”的树脂的模具要求好的镜面加工性。然而，由于常规钢产品是通过相对大的析出的碳化物进行硬化的合金，由于在抛光过程中析 出的碳化物颗粒的脱落形成孔洞，此外，脱落颗粒对抛光表面的损伤使得难以进行抛光。此 夕卜，在常规钢材料中，出于提高脱模性的目的进行镀M或CrN涂覆。然而，常规钢材料有脱 模性不令人满意，脱模性随表面粗糙度而恶化，脱模性随磨损而变化的问题。 为了提高耐磨性，日本专利公开88431/2002描述了包含在该Ni-Cr-Al基合金上 形成表面硬化层的构件。一直希望在成型表面脱模性的进一步提高、疲劳强度的提高和镜 面加工性的提高。特别的，对用于树脂成型的模具具有在其生产中涉及的与成型树脂易于 粘附在模具上的脱模性有关的系列问题。希望实现均质金属结构以提高成型表面的脱模性、疲劳强度和镜面加工性。即当 存在未时效的组织时，在成型粉末等时，粉末侵入未时效的软相(soft phase)，粉末粘附的 量逐步增加，导致脱模性能的恶化。此外，由于存在未时效的软相，疲劳强度降低。更进一 步，有时效析出相和未时效相间硬度的差异影响抛光和引起时效析出相和未时效相间抛光 差异的趋势，其导致难于抛光的趋势。如Materia Japan (日本金属协会公报)，22卷4期 P323报道的，在时效处理后该合金体系的析出相中，Y'相是在层状α相和Y母相交界 处以薄层形式析出的复合物以形成特有的α、Υ'和Υ母相三层结构。在该合金的常规 生产过程中，甚至在适合的温度650-800°C时效热处理后，仍然残留一定量的未时效Y相， 因此，不能获得完全的三相结构(α、Y ‘和Υ)。因此，为了提高成型表面的脱模性、疲劳强度和镜面加工性，一直希望减少未时效 的相和均质细化。此外，在时效组织中三相(α、和Υ)的稳定析出也是希望的。专利文献1 日本专利公开62595/2001专利文献2 日本专利公开18031/1988专利文献3 日本专利公开88431/2002非专利文献1 =Materia Japan (日本金属协会公报)，22卷4期p323

发明内容
本发明是为了解决现有技术的上述问题而完成的，本发明的目标是提供用于树脂 成型模具的合金和提供用于树脂成型模具的模具构件，所述合金具有提高的脱模性、疲劳 强度和成型表面的镜面加工性，同时保持粉末、塑料等压制成型用模具所需的强度和对腐 蚀材料例如酸粉末的耐腐蚀性。如下能获得上述目标。根据本发明，提供高硬度、高耐蚀和高耐磨合金，其中所述合金是 Cr(铬)_A1(铝)-Ni(镍)基合金，在合金横截面中的金属组织中Y相晶粒边界处的析出 的(a ffi + Y ‘相+ Y相)的混合相比例，以面积比表示不小于95%，并且由合金的X射线 衍射测量的强度比，以Ia (100)/[I Y (200)+1 γ ‘ (004) ] X 100表示不小于50%且不大于 200%。在本发明优选的实施方式中，根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金满足下 述要求(i)未时效γ相的平均晶粒直径⑶不大于500 μ m ；和(ii)未时效Y相平均晶粒直径⑶和在晶粒边界析出的(α相+ Υ ‘相+ Υ相)的混合相的平均析出宽度(W)的总长度不大于2mm。
在本发明优选的实施方式中，根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金包含不 小于25重量％且不大于60重量％的Cr (铬)和不小于1重量％且不大于10重量％的 Al (铝)和由Ni (镍)、痕量元素和附带杂质构成的余量。在本发明另一个优选实施方式中，根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金包 含不小于30重量％和不大于45重量％的Cr (铬)和不小于2重量％和不大于6重量％的 Al (铝)和由Ni (镍)、痕量元素和附带杂质构成的余量。在本发明优选的实施方式中，在根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金中，部 分Cr被选自Zr(锆)、Hf (铪)、V(钒)、Ta(钽)、Mo(钼)、W(钨)和Nb (铌)的至少一种 元素替换，条件是&、Hf、V和Nb的总替换量不大于1重量％，Ta的替换量不大于2重量％， Mo和W的总替换量不大于10重量％。此外，根据本发明，提供由上述根据本发明的合金形成的高硬度、高耐蚀和高耐磨 构件。此外，根据本发明，提供一种用于高硬度、高耐蚀性和高耐磨合金的材料，通过将 该材料进行时效热处理能形成根据本发明的合金。此外，根据本发明，提供用于根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金的材料， 其中所述材料是固溶处理过的材料，其具有这样的性质由X射线衍射测量的强度比，以 I Y ‘ (110)/[Ι γ ‘ (110)+Ι α (110)+Ι γ (200)+Ι γ ‘ (004) ] X 100 表示不大于 5%，且以 I α (110)/[Ι γ ‘ (110)+Ι α (110)+Ι γ (200)+Ι γ ‘ (004) ] X 100 表示不大于 5%，且晶粒 直径不大于5mmο此外，根据本发明，提供生产高硬度、高耐蚀和高耐磨合金的方法，所述方法包括 将用于根据本发明的合金的上述材料进行时效热处理。在本发明的优选实施方式中，在生产根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金 的方法中，在500-850°C进行时效热处理。在本发明的优选实施方式中，在生产根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金 的方法中，在进行时效热处理前，对所述材料进行(i)以不低于100°C/hr且不高于500°C/ hr的温度升高速率将材料加热到400-700°C的预处理加热，和(ii)将材料在400-500°C温 度范围保持至少0. 5hr的预处理加热。本发明能提供高硬度、高耐蚀和高耐磨合金，其具有优异耐蚀性、硬度和耐磨性， 同时具有脱模性、疲劳强度和成型表面的镜面加工性。能通过利用这些优异性能在各种应用中利用根据本发明的合金，例如适用于医药 和树脂成型领域，其中甚至在高温和高压条件下在腐蚀性环境中长期使用后，变形和磨损 的水平应该是低的、脱模性也应是优异的。附图简述

图1显示合金中(α相+ Y ‘相+ Y相)混合相面积比与脱模性之间关系的图。图2显示合金中(α相+ Υ ‘相+ Y相)混合相面积比与疲劳强度之间关系的图。图3显示合金中(α相+ Υ ‘相+ Y相)混合相面积比与镜面加工性之间关系的 图。图4显示由X射线衍射测量的合金强度比与脱模性之间关系的图。
图5显示由X射线衍射测量的合金强度比与疲劳强度之间关系的图。图6显示由X射线衍射测量的合金强度比与镜面加工性之间关系的图。图7根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金横截面上金属组织的典型视图。
具体实施例方式
将描述实施本发明的方式。高硬度、高耐蚀和高耐磨合金通常观察到，在固溶处理过的Cr-Al-Ni基合金中，伴随着时效热处理的进行，在 Y相晶粒边界处析出(α相+ Y ‘相+ Y相)混合相[即由α相、Υ ‘相和Υ相构成的 混合相]，同时，未时效相部分逐渐减少。

根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金是进行这种时效热处理的 Cr(铬)_Α1(铝)_Ni(镍)基合金，其中在合金横截面上金属组织中Y相晶粒晶边界上析 出的(a ffi+Y ‘相+ Y相)混合相的比例以面积比表示不小于95%，且由合金的X射线 衍射测量的强度比以Ια (110)/[Iy (200)+Iy ‘ (004) ] X 100表示不小于50%且不大于 200%。在本发明中，(α相+ Y ‘相+ Y相)混合相的比例以面积比表示不小于95 %，优 选不小于98%，特别优选100%。当以面积比表示(α相+ Υ ‘相+ Υ相)混合相的比例少 于95%时，组织的均勻性降低，因此不能获得本发明的目的。无需说明，根据本发明的高硬 度、高耐蚀和高耐磨合金包括基本上由(α相+ Υ ‘相+ Υ相)混合相构成的合金(即(α ffi + Y ‘相+ Y相)混合相的比例以面积比表示是100%的合金)。在根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金中，该合金的由X射线衍射测量的 强度比以Ia (110)/[I γ (200)+1 γ ‘ (004) ] X 100表示不小于50%且不大于200%，优选 不小于70%且不大于200%，特别优选不小于100%且不大于200%。当强度比在上述限定 范围之外时，不能获得本发明的目标。关于这方面应注意的是作为主峰的Y (111)或Y ‘ (112)峰被排除在外，因为 峰位于α (110)峰附近，由此不能分开，不能没有困难的进行强度比的确定，或可能引起误差。在上述规定的根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金中，特别优选满足如下 要求(i)和(ii)的那些合金(i)未时效γ相的平均晶粒直径⑶不大于500 μ m ；和(ii)未时效、相的平均晶粒直径⑶和在晶粒边界处沉淀的(α相+ Y ‘相+ Υ 相)混合相的平均析出宽度(W)的总长不大于2mm。在要求⑴中，“未时效Y相的平均晶粒直径⑶，，的表述意指“在金属晶粒中由 (α相+ Y ‘相+ Y相)混合相环绕的未时效Y相的最大晶粒直径的平均值”。顺便提及， 当基本上观察不到“未时效Y相”的存在时，“未时效Y相的平均晶粒直径⑶”是“Ομπι”。在要求(ii)中，“在晶粒边界处析出的(α相+ Y ‘相+ Y相)混合相的平均析 出宽度”的表述意指“在一个金属晶粒中存在的未时效Y相晶粒与和该金属晶粒邻近的另 一个金属晶粒中存在的另一个未时效Y晶粒之间最短距离的平均值”。当基本上观察不到 “未时效Y相”的存在时，为了方便，认为在晶粒重心位置存在未时效Y相。因此，在这种情况下，邻近的金属晶粒重心位置之间的距离的“平均值”被认为是在晶粒边界析出的(α 相+ Y ‘相+ Y相)混合相的平均析出宽度(W)。 未时效γ相的平均晶粒直径⑶和在晶粒边界析出的(α相+ Υ ‘相+ Y相)混 合相平均析出宽度(W)的总长度(下面有时将此记为“D+W”)不大于2mm，优选不大于1mm。 当平均晶粒直径⑶与平均析出宽度(W)的总长度(即“D+W”)超过2mm时，可能存在未时 效部分，因此不能获得本发明的目标。由在统计上可信赖的足够多的若干样品(即令人满 意的晶粒数量)测得的“D+W”的上述值基本上等于晶粒平均直径的值。因此，在这种情况 下，可利用“晶粒平均直径”的值作为“D+W”的值。在本发明中，通过在光学显微镜下观察根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合 金的任何希望截面并指定总共20个晶粒作为样品，测量所选择的晶粒的晶粒直径和析出 宽度，求出测量的平均值以确定D和W，并求出基于这些平均值的D+W，从而求得上述“平均 晶粒直径(D) ”、“平均析出宽度(W)m“D+W”。在本发明的一个优选实施方式中，根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金包 含不小于25重量％且不大于60重量％的Cr (铬)和不小于1重量％且不大于10重量％ 的Al (铝)，且余量由Ni (镍)、痕量元素和附带杂质构成。在本发明的另一个优选实施方 式中，根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金包含不小于30重量％且不大于45重量％ 的Cr (铬)和不小于2重量％且不大于6重量％的Al (铝)，且余量由Ni (镍)、痕量元素 和附带杂质构成。在根据本发明的优选的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金中，Cr是确保耐腐性和可加 工性的不可缺少的元素，Cr的含量优选不小于25重量％和不大于60重量％。在一个根据本发明的优选的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金中，Al是主要作用于合 金硬度的合金化元素。当Al含量落在上述限定范围之内时，能提供必要的硬度水平。在一个根据本发明的优选的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金中，Ni是合金化元素，主 要作用于合金的耐腐蚀性和可加工性并作为一种余量元素，即在根据本发明的高硬度、高 耐蚀和高耐磨合金中Cr和Al以外的元素。在一个根据本发明的优选的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金中，部分Cr被选自 Zr(锆)、Hf (铪)、V(钒)、Ta(钽)、Mo(钼)、W(钨)和Nb (铌)的至少一种元素替换，但 Zr、Hf、V和Nb的总替换量不大于1重量％，Ta的替换量不大于2重量％，Mo和W的总替换 量不大于10重量％。部分Cr被选自Zr(锆)、Hf (铪)、V(钒)、Ta(钽)、Mo(钼)、W(钨) 和Nb (铌)的一种或至少二种元素替换能进一步提高合金的硬度。此外，在一个根据本发明的优选的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金中，部分Al可被 Ti替换，但Ti (钛)替换的总量优选不大于1重量％。这对控制合金的硬度是有效的。
根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金能可以选择性地含有Mg (镁)。具有Mg 含量不大于0. 25重量％的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金是本发明的一个优选的实施方式。在根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金中，可能有意或不可避免地混合在 合金中的其它痕量元素和附带杂质包括例如C (碳)、Mn (锰)、P (磷)、0 (氧)、S (硫)、 Cu(铜)和Si(硅)。这些元素的总量优选不大于0.3重量％。不同于常规Cr-Al-M基合金或钢产品，根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合 金没有由于在抛光过程中析出碳化物颗粒的脱落形成的孔洞和没有通过脱落颗粒对抛光表面的损伤，因此能 均勻地进行抛光，从而能在短时间内提供镜面般的表面。此外在时效组 织中的α、γ ‘和γ三相稳定析出。因此，形成α、Υ ‘和Υ相的局部电池，固/气界面 的界面能大于固/固界面和固/液界面的界面能，提高了脱模性。此外，无论表面粗糙度如 何，脱模性是好的，由磨损引起的脱模性变化并不明显。因此，本发明能提供具有耐蚀性、硬度、耐磨性、脱模性、疲劳强度和镜面加工性的 高硬度、高耐蚀和高耐磨合金。高硬度、高耐蚀和高耐磨构件由上述高硬度、高耐蚀和高耐磨合金形成根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨 构件。在这里使用的术语“构件”不仅指的是例如装在机器和设备上以作为机器、设备等一 个组成部分的所谓的“零件”，而且指不与其它零件等结合单独使用的制品。如上所述，根据本发明的合金具有优异的耐腐性、硬度和耐磨性，同时具有脱模 性、疲劳强度和成型表面的镜面加工性。因此，根据发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨构件特 别适用于需要这些各种性能的各种用途。例如根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨构件 特别适用于将原料例如粉末或颗粒例如高腐蚀性粉末比如酸性粉末或碱性粉末压制为医 药、准医药品、化妆品、农业化学品、饲料、食物等的片剂的成型设备的构件，例如具有对应 于片剂形状的贯通孔的臼和将插入贯穿孔(臼孔)中的下杵和上杵。此外，根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨构件特别适合作为用于树脂生产机 器或设备例如用于树脂成型机器的构件。例如，根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨构件 特别适合作为树脂成型机器的构件，例如(i)通用树脂，例如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯 和ABS树脂，和(ii)工程塑料例如聚酰胺、聚碳酸酯、改性的聚乙烯醚、聚苯硫醚、聚酰胺酰 亚胺、聚醚酰亚胺、和聚酰亚胺。甚至在高温和高压条件下在腐蚀性环境中长期用于生产高 功能树脂时，根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨构件也不易变形或磨损并具有优异的 脱模性。用于高硬度、高耐蚀和高耐磨合金的材料本发明也涉及通过将材料进行时效热处理能形成上述高硬度、高耐蚀和高耐磨合 金的用于合金的材料。用于合金的优选材料的具体实例是固溶处理过的材料，其具有下述特性由X射 线衍射测量的强度比以IY ‘ (110)/[I Y' (110)+Ια (110)+Iy (200)+Iy ‘ (004)] X 10
0表示不大于 5% 和以 I α (110)/[Ι γ ‘ (110)+Ι α (110)+Ι γ (200)+Ι γ ' (004)] XlOO 表 示不大于5%，且晶粒直径不大于5mm。用于根据本发明的合金的材料更优选为(i)由X射线衍射测量的强度比以
1Y ‘ (110)/[Ι γ ‘ (110)+Ι α (110)+Ι γ (200)+Ι γ ‘ (004) ] X 100 表示不大于 1 %，(ii) 由 X 射线衍射测量的强度比以 Ia (110)/[I Y' (110)+Ia (110)+1 γ (200)+1 γ ‘ (004)] XlOO表示不大于1%，和(iii)晶粒直径不大于2mm。用于根据本发明的合金的材料优选例如通过经过熔融处理形成Cr-Al-Ni基合金 铸锭，将铸锭进行热加工和冷加工，可选择地将材料加工为适合的形状，然后对材料进行固 溶处理，其处理方法是在氩或氮气氛下或在大气压下在适当温度的条件下对材料进行适当 时间的固溶热处理(优选1000-1300°C的温度30-120min)，然后浸入油中进行淬冷来生产。下面将描述时效热处理。
高硬度、高耐蚀和高耐磨合金的制造方法 生产根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金的方法的特征在于通过将上述用 于合金的材料进行时效热处理。在本发明中采用的时效热处理优选在500-850 °C、特别是在600-750 °C下进行 l-8hr、特别是 3-5hr。在本发明中，在用于合金的材料的时效热处理前，材料优选进行适当的预处理加 热。在本发明中，通过预处理加热，在时效热处理中，金属组织能更为均勻地析出。此外，能 优化金属组织析出的速度，同时能阻止在合金材料内部裂纹的发生。在时效热处理前预处理加热的优选方法包括(i)以不低于100°C /hr和不超 过500°C /hr，优选不小于100°C /hr和不大于400°C /hr的温度升高速率将材料加热到 400-700°C的温度的方法，和(ii)将材料在400-500°C的温度范围保持至少0. 5hr的方法。 当在方法(i)中的温度升高速率低于100°C/hr时，能满足性能要求。然而在这种情况下， 必要的处理时间过长，因此，从生产的观点来看低于100°C /hr的温度升高速率是不适合 的。当温度升高速率超过500°C /hr，温度分布的不均勻化水平和由析出引起的体积收缩水 平过高，经常导致裂纹。当在方法(ii)中保持时间少于0.5hr时，该预处理加热的效果不 令人满意。保持时间的上限优选5hr。即使当热处理进行多于5hr时，也难于取得更好的效果。根据本发明的用于合金的材料(用于合金的该材料的金属晶体主要由α相组 成)，当进行该时效热处理时，优选在上述预处理加热后进行上述时效热处理，引起(α相 + Y ‘相+Y相)混合相的析出以生产根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金。即，通 过由于该时效热处理微米尺寸的细小晶体的完全析出从而生产出根据本发明的具有优异 耐腐性、硬度、耐磨性、脱模性、疲劳强度和成型表面的镜面加工性的合金。实施例实施例1通过真空熔融方法熔融Cr-Al-Ni基合金并铸造。该Cr-Al-Ni基合金包含38. 2 重量％的Cr (铬)、3. 78重量％的Al (铝)和0. 012重量％的Mg(镁)，余量由Ni (镍)构 成(下文称为“合金Α”)。锻造由此获得的合金A制备具有30mm直径X IOOOmm长度的圆棒。将该圆棒在已 经调整为氩气氛的真空热处理炉中在1200°C的温度下进行2hr固溶热处理。然后将该圆棒 浸入油中，进行固溶处理并用水冷切割刀具或钢丝钳切割为30mm直径X IOmm长度的尺寸。接下来，将该材料引入真空炉中，对真空炉中的气氛进行排气。然后该材料在氩 气氛中在850°C的温度下进行5hr时效热处理，随后在Ar气中冷却lhr，使得材料冷却到 约150°C的温度。之后，从真空炉中取出材料以制造根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨 合金。证实在该合金中没有观察到未时效Y相，因此(α相+ Y ‘相+Y相)混合相的比 例以面积比表示是100%。以上述相同方式通过X射线衍射测量强度比，发现该强度比以 I α (110)/[Ι γ (200)+1 γ ‘ (004)] XlOO 表示不大于 162%。通过时效热处理，该材料的表面有些模糊(cloudy)。然而通过用抛光机精抛光，该 材料可容易地被抛光。实施例2-8和比较例1-4
制造根据本发明的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金(实施例2-8)和比较合金(比较 例1-4)，除了如表1所示改变时效热处理温度外，以和实施例1相同的方式进行评价。结果如表1所示。如下所述测量表1中的每种参数。通过对每种合金的表面施加X射线(CuK α线) 并测量每个峰的比率来确定通过X射线衍射测量的强度比。如下所述测定粉末的附着性。在上样品和下样品(30mm直径X IOmm长度)的两 个样品间涂布柠檬酸水合物粉末，从组件顶部施加490MPa的载荷。之后，移去上样品，求出 上样品和下样品的粉末附着表面向下时附着的粉末的面积比(％ )。通过由合金样品制备模具，使用该模具成型树脂，重复该加工10000次，求出成型 树脂(树脂成型产品)的废品百分率，来测定树脂成型性。通过进行拉-压疲劳测试(循环频率不大于40Hz)测定在6X IO6循环使样品断 裂所必须的疲劳强度(MPa)来测定疲劳强度。例如，780MPa疲劳强度意味着当样品被以 780MPa旋转锤击6 X IO6次时样品断裂。

通过在镜面加工到表面粗糙度Ra水平不大于1 μ m后测量存在于样品表面的缺陷 比例来测定镜面加工性。在这种情况下，测量遵循由JIS G 0555的附加文献1具体规定的 洁净度(cleanness) )。具体地，在d60X400 (视场数60和放大400倍)条件下进行测量。
权利要求
1.高硬度、高耐蚀和高耐磨合金，其中所述合金是时效热处理的 Cr(铬)-Α1(铝)-Ni(镍)基合金，在合金横截面中的金属组织中、相晶粒边界处析出的(α相+ Y ‘相+ Y相)混合相 的比例以面积比表示不小于95 %，和由该合金的X射线衍射测量的强度比以Ια (110)/[Ι γ (200)+Ι γ ‘ (004)]Χ100表 示不小于50%且不大于200%。
2.根据权利要求1的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金，其满足下面要求(i)未时效Y相的平均晶粒直径⑶不大于500 μ m;和( )未时效Y相平均晶粒直径(D)和在晶粒边界处析出的(α相+ γ ‘相+γ相) 混合相平均析出宽度(W)的总长度不大于2mm。
3.根据权利要求1或2的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金，其包含不小于25重量％且 不大于60重量％的Cr (铬)和不小于1重量％且不大于10重量％的々1(铝)，且余量由 Ni (镍)、痕量元素和附带杂质构成。
4.根据权利要求1或2的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金，其包含不小于30重量％且 不大于45重量％的Cr(铬)和不小于2重量％且不大于6重量％的々1(铝)，且余量由 Ni (镍)、痕量元素和附带杂质构成。
5.根据权利要求3或4的高硬度、高耐蚀和高耐磨合金，其中，部分Cr由选自&(锆)、 Hf (铪)、V (钒)、Ta (钽)、Mo (钼)、W(钨)和Nb (铌)的至少一种元素替换，条件是&、 Hf、V和Nb的总替换量不大于1重量％，Ta的替换量不大于2重量％，且Mo和W的总替换 量不大于10重量％。
6.由根据权利要求1-5的任一项的合金形成的高硬度、高耐蚀和高耐磨构件。
7.一种用于高硬度、高耐蚀和高耐磨合金的材料，通过对该材料进行时效热处理能形 成根据权利要求1-5的任一项的合金。
8.根据权利要求7的用于高硬度、高耐蚀和高耐磨合金的材料，其中所述材料是固溶 处理的材料，具有如下性质由X射线衍射测量的强度比，以I Y' (110)/[ly ‘ (110)+Ια (110)+1 γ (200)+1 γ ‘ (004)] XlOO表示不大于5%，且以 I α (110)/[Ι γ ‘ (110)+Ι α (11 0)+Ι γ (200)+1 γ ‘ (004)] XlOO表示不大于5%，且晶粒直径不大于5mm。
9.制造高硬度、高耐蚀和高耐磨合金的方法，所述方法包括对根据权利要求8的用于 合金的材料进行时效热处理。
10.根据权利要求9的制造高硬度、高耐蚀和高耐磨合金的方法，其中在500-850°C进 行时效热处理。
11.根据权利要求9或10的制造高硬度、高耐蚀和高耐磨合金的方法，其中在进行时 效热处理前，对所述材料进行(i)以不小于100°C /hr且不大于500°C /hr的温度升高速率 将材料加热到400-700°C的预处理加热，和(ii)将材料在400-500°C的温度范围保持至少 0. 5hr的预处理加热。
全文摘要
本发明提供高硬度、高耐蚀和高耐磨合金和包含该合金的构件和能形成该合金的合金用材料及制造该合金的方法，其中该合金是经过时效热处理的Cr-Al-Ni基合金，在合金横截面的金属组织中γ相晶粒边界处析出的(α相+γ′相+γ相)混合相的比例以面积比表示不小于95％，该合金的由X 射线衍射测量的强度比以Iα(110)/[Iγ(200)+Iγ′(004)]×100表示不小于50％且不大于200％。本发明能提供具有优异耐腐性、硬度、耐磨性、脱模性、疲劳强度和成型表面镜面加工性的Cr-Al-Ni基合金和包含该合金的构件、能形成该合金的合金用材料及生产该合金的方法。
文档编号C22F1/10GK102102159SQ20111002702
公开日2011年6月22日 申请日期2005年9月22日 优先权日2004年9月30日
发明者六反田贵史, 新井智久, 日下隆夫, 神保信义 申请人:东芝高新材料公司, 株式会社东芝