一种高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金，属于材料发明领域。其成分包括：碳、锰、硅、铬、镍、钼、铜、铁；它们的质量分数分别为：0.5-2.0％、0.5-2.0％、0.5-2.0％、27.0-35.0％、0.5-3.0％、0.5-3.0％、0.5-3.0％、49-71％；本发明双相基体中含有大量易钝化和抗孔蚀性良好的合金铬、钼、铜等元素，铬在镍、钼、铜的复合作用下，大大改善材料耐还原性介质、有机酸等介质的腐蚀性能，还能提高材料由双相基体赋予材料优异的耐腐蚀性，同时，分布于晶界的含铬碳化物和沉淀于基体上的二次碳化物赋予材料优良的耐磨蚀性能。
【专利说明】一种高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金
【技术领域】
[0001]本专利涉及一种高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金，属于材料发明领域。
【背景技术】
[0002]在火电厂烟气脱硫石灰石-石膏工艺中，用于吸收烟气中S02的石灰石浆液具有低PH，高氯离子浓度，高含固颗粒的特性，对循环吸收的泵体、叶轮、搅拌浆、喷嘴、管道等都有很高的腐蚀和磨蚀作用，因此对这些地方零件的材料要求特别苛刻。
[0003]该工位介质状况为:石灰-石灰石浆液，比重1.15-1.3，含固量15-35%，温度40-700C，氯离子含量在 20000-50000ppm，PH 在 4-6.5 之间。
[0004]目前在此工位的循环泵叶轮，国外泵行业主要采用高耐腐蚀材料，如超级双相不锈钢2507，超级奥氏体不锈钢254SMo，654SMo，此类材料耐腐蚀性完全能满足该工位的要求，但硬度基本上都在HRC30以下，不能满足介质含固量高的要求，影响其使用寿命。其它国内外知名泵企业主要采用衬胶技术，所衬的橡胶能满足介质耐磨蚀要求，但橡胶使用一定时间后会老化并脱落，更换麻烦且容易堵塞喷嘴，造成脱硫效率下降。有些泵企业采用高耐磨的高铬铸铁材料，虽然硬度很高能达到HRC50-60左右，但在该酸性且氯离子含量很高的介质中不耐腐蚀，也影响且使用寿命。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决现有技术中材料或耐腐但不耐磨，或耐磨但不耐腐，从而无法满足需求的问题，提供一种高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金。
[0006]本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
[0007]本发明的一种高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金，其成分包括:碳、锰、硅、铬、镍、钥、铜、铁；它们的质量分数分别为:0.5-2.0 %,0.5-2.0 %,0.5-2.0 %,27.0-35.0 %、
0.5-3.0%,0.5-3.0%,0.5-3.0%、49_71 %;其显示组织为铁素体+奥氏体+粒状共晶碳化物+ 二次碳化物；
[0008]所述铁铬合金还包括硫、磷及其它夹杂物；
[0009]本发明的一种高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金的制备方法具体步骤如下:
[0010]步骤一、熔炼工序
[0011]1、按合金元素要求准备好低碳钢、高碳铬、中碳铬、钥铁、镍板、电解铜、电解锰、石墨、硅钙等炉料；
[0012]2、准备清渣材料及脱氧材料；清渣材料为石灰和萤石，制备比例为CaO: CaF2 =3: I ;脱氧材料为铝石灰，制备比例为Al: CaO = 2: I ；
[0013]3、将步骤一 I中准备好的材料，依照铁铬合金的质量分数秤取重量后，按照低碳钢、镍板、铬铁、钥铁、电解铜、电解锰、硅钙的顺序依次加入到加工炉内；
[0014]4、检查设备完好后开始通电熔炼，溶解后得到钢水；最高温度为1560°C;在温度为1540-1560°C时取炉前分析样；取样后用清渣材料开始清渣，清渣材料的添加量为钢水重量的1%，分3次加入；在1540±20°C时开始用脱氧材料扩散脱氧5-7次，每次加入钢水重量
0.05 %的脱氧材料，每批间隔2-3分钟。在清渣及脱氧过程中根据渣况用萤石将渣调浓，然后人工打渣。
[0015]5、将步骤一 4取得的炉前分析样进行检测，检测炉前分析样中各成分含量是否与铁铬合金要求的一致；若不一致，则按照标准对成分进行调整，达到所要求的化学成分的要求；最终得到符合标准的钢水；
[0016]6、将步骤五所得符合标准的钢水在1540_1560°C时出炉，同时按该炉钢水重量的
0.2% -0.4%加入稀土硅孕育，孕育时间不得超过6分钟，孕育剂粒度≤15mm ;将钢水倒入预制好的试样型腔内，冷却至室温，得到试样。
[0017]步骤二、热处理工序
[0018]保持炉子的温度< 50°C，将步骤一 6所得的试样放置于炉中；升高炉子的温度，升温速度每小时≤40°C，直至600-800°C之间；此时保温6-8小时；然后随炉冷却到100°C以下后，放置在空气中冷却至室温，即可得到高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金。
[0019]所述“铁素体”指含固溶铬的体心立方铁；
[0020]所述“奥氏体”指含固溶碳和铬的面心立方铁；
[0021]有益效果
[0022]本发明的一种高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金，双相基体中含有大量易钝化和抗孔蚀性良好的合金铬、钥、铜等元素，铬在镍、钥、铜的复合作用下，大大改善材料耐还原性介质、有机酸等介质的腐蚀性能，还能提高材料由双相基体赋予材料优异的耐腐蚀性，同时，分布于晶界的含铬碳化物和沉淀于基体上的二次碳化物赋予材料优良的耐磨蚀性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本专利合金的热处理前的显微组织；
[0024]图2为本专利合金的热处理后的显微组织。
【具体实施方式】
[0025]实施例1
[0026]一种高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金，包括:碳、猛、娃、铬、镍、钥、铜、铁；它们的质量分数分别为:0.5%,0.5%,0.5%,27%,0.5%,0.5%,0.5%,70% ;其显示组织为铁素体+奥氏体+粒状共晶碳化物+ 二次碳化物；
[0027]所述铁铬合金还包括硫、磷及其它夹杂物；
[0028]本实例的一种高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金的制备方法具体步骤如下:
[0029]步骤一、熔炼工序
[0030]1、按合金元素要求准备好低碳钢、高碳铬、中碳铬、钥铁、镍板、电解铜、电解锰、石墨、娃韩炉料；
[0031]2、准备清渣材料及脱氧材料；清渣材料为石灰和萤石，制备比例为CaO: CaF2 =3: I ;脱氧材料为铝石灰，制备比例为Al: CaO = 2: I ；
[0032]3、将步骤一 I中准备好的材料，按照60kg的钢水总重，依照铁铬合金的质量分数计算，所需要各类炉料重量(kg)分别为低碳钢31.7，高碳铬3.0，中碳铬24.0，镍板0.3，钥铁0.5，电解锰0.1，电解铜0.3，硅钙0.1，按此要求秤取重量，然后按照低碳钢、镍板、铬铁、钥铁、电解铜、电解锰、硅钙的顺序依次加入到加工炉内；
[0033]4、检查设备完好后开始通电熔炼，溶解后得到钢水；最高温度为1560°C;在温度为1550°C时取炉前分析样；取样后用清渣材料开始清渣，清渣材料的添加量为6kg，分3次加入每次2kg ;在1540°C时开始用脱氧材料扩散脱氧6次，每次加入0.03kg的脱氧材料，每批间隔3分钟。在清渣及脱氧过程中用萤石将渣的浓度调稠使其聚集。
[0034]5、将步骤一 4取得的炉前分析样进行检测分析，各合金元素的成分分别为--碳
0.052%、锰0.49%、硅 0.51 %、铬 27.02%、镍0.49%、钥 0.50%、铜 0.51 %、铁 70.43%，该成分含量在目标成分的误差范围内不需要进行成分调整。
[0035]6、将步骤五所得符合标准的钢水在1560°C时出炉，同时加入稀土硅0.2kg孕育，孕育时间5分钟，孕育剂粒度< 15mm ;将钢水倒入预制好的试样型腔内，冷却至室温；得到试样;
[0036]步骤二、热处理工序
[0037]保持炉子的温度< 50°C，将步骤一 6所得的试样放置于炉中；升高炉子的温度，升温速度每小时40°C，直至700°C;此时保温8小时；然后随炉冷却到100°C以下后，放置在空气中冷却至室温，即可得到实施例1所需要的铁铬合金。
[0038]通过正常熔炼及退火热处理后检测性能如下:
[0039]
【权利要求】
1.一种高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金，其特征在于:成分包括:碳、锰、硅、铬、镍、钥、铜、铁；它们的质量分数分别为:0.5-2.0 %,0.5-2.0 %,0.5-2.0 %,27.0-35.0 %、0.5-3.0%,0.5-3.0%,0.5-3.0%、49_71%。
2.如权利要求1所述的一种高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金，其特征在于:所述铁铬合金还包括硫、磷及其它夹杂物。
3.一种高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金的制备方法具体步骤如下: 步骤一、熔炼工序 1)、按合金元素要求准备好低碳钢、高碳铬、中碳铬、钥铁、镍板、电解铜、电解锰、石墨、娃隹丐等炉料； 2)、准备清渣材料及脱氧材料；清渣材料为石灰和萤石，制备比例为CaO: CaF2 =3: I ;脱氧材料为铝石灰，制备比例为Al: CaO = 2: I ； 3)、将步骤一I中准备好的材料，依照铁铬合金的质量分数秤取重量后，按照低碳钢、镍板、铬铁、钥铁、电解铜、电解锰、硅钙的顺序依次加入到加工炉内； 4)、检查设备完好后开始通电熔炼，溶解后得到钢水；最高温度为1560°C;在温度为1540-1560°C时取炉前分析样；取样后用清渣材料开始清渣，清渣材料的添加量为钢水重量的1%，分3次加入；在1540±20°C时开始用脱氧材料扩散脱氧5-7次，每次加入钢水重量0.05%的脱氧材料，每批间隔2-3分钟；在清渣及脱氧过程中根据渣况用萤石将渣调浓，然后人工打渣； 5)、将步骤一4取得的炉前分析样进行检测，检测炉前分析样中各成分含量是否与铁铬合金要求的一致；若不一致，则按照标准对成分进行调整，达到所要求的化学成分的要求；最终得到符合标准的钢水； 6)、将步骤五所得符合标准的钢水在1540-1560°C时出炉，同时按该炉钢水重量的0.2% -0.4%加入稀土硅孕育，孕育时间不得超过6分钟，孕育剂粒度≤15mm ;将钢水倒入预制好的试样型腔内，冷却至室温，得到试样； 步骤二、热处理工序 保持炉子的温度< 50°C，将步骤一 6所得的试样放置于炉中；升高炉子的温度，升温速度每小时≤40°C，直至600-800°C之间；此时保温6-8小时；然后随炉冷却到100°C以下后，放置在空气中冷却至室温，即可得到高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金。
4.如权利要求1或3所述的一种高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金，其特征在于:所述“铁素体”指含固溶铬的体心立方铁。
5.如权利要求1或3所述的一种高耐磨蚀和耐腐蚀的铁铬合金，其特征在于:所述“奥氏体”指含固溶碳和铬的面心立方铁。
【文档编号】C22C38/58GK103436800SQ201310301401
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年7月18日 优先权日:2013年7月18日
【发明者】赵强, 刘光启, 蔡红涛, 吴志宏, 李家虎, 李晓斌, 田银良, 张涛, 舒安涛, 全会峰 申请人:襄阳五二五泵业有限公司