[发明专利]能使FCB合金显微组织发生改变的变质剂

说明书

一.技术领域

本发明涉及一种能使FCB合金显微组织发生改变的变质剂，属于冶炼领域。

二.背景技术

FCB合金是Fe-Cr-B合金的简称。FCB合金是二十世纪九十年代由澳大利亚昆士大学(TheUniversity of Queensland)材料系的Lakeland研究员发明的。当时Lakeland认为可以通过分别控制合金中的硼、碳含量来控制硼化物硬质相的体积分数和基体的性能。通过大量的实验，Lakeland优化出了FCB合金的化学成分，并且发现FCB合金具有高硬度、优异的耐磨性、适当的韧性和良好的耐热冲击性能。之后，FCB合金先后在玻璃瓶模具、轧辊和泥浆泵叶轮等实际应用上取得了成功。因此，FCB合金受到各国材料研究工作者们的广泛关注。

继澳大利亚之后，我国的清华大学、西安交通大学和昆明理工大学等单位也对FCB合金进行了研究，并在FCB合金的实际应用方面取得了一些成绩。然而，FCB合金目前存在的最大问题是韧性储备不足，平均冲击韧性只有a_k 5J/cm²。因此，FCB合金产品在使用过程中经常发生开裂和断裂现象。这种状况严重地影响了这种新型耐磨材料的推广应用。业已发现：造成FCB合金韧性不足的主要原因是在晶界上分布着粗大的、连续的和网状的M₂B硼化物。因此，改善FCB合金的韧性的关键在于使M₂B硼化物的断网，并使其转变成为短杆状和团球状。

三.发明内容

本发明的目的在于提供一种能使FCB合金显微组织发生改变的变质剂，该变质剂能够显著提高FCB合金的冲击韧性。

技术解决方案：本发明包括以下物料，按重量百分比计：氮化铬铁60-70％、钛铁10-30％、稀土金属丝5-10％；其中：氮化铬铁的化学成分，按重量百分比计：Cr 65、N 13、C 0.55、Si0.5、Al 0.5、S 0.01、P 0.01、Fe余量；30^#钛铁的化学成分，按重量百分比计：Ti 25.0-35.0、Al≤8.0、Si≤4.5、P≤0.05、S≤0.03、C≤0.10、Cu≤0.40、Mn≤2.5、Fe余量；稀土金属丝为含镧、铈的混合稀土金属丝。

制备方法如下：将氮化铬铁、钛铁破碎，粒度≤15mm，稀土金属丝切割，长度≤15mm，再将上述物料混合均匀，在200℃-300℃温度下充分烘干即可。

研究表明：本发明能够显著影响FCB合金的凝固组织，使FCB合金组织细化，M₂B共晶硼化物呈断网状，以短杆状、团球状或颗粒状分布，从而使FCB合金的冲击韧性显著提高。

四、附图说明

图1为本发明流程图。

五、具体实施方式

实施例1

选取氮化铬铁、30#钛铁和稀土金属丝，然后，将氮化铬铁、钛铁破碎，粒度≤15mm，稀土金属丝切割，长度≤15mm，再将上述物料混合，并在260-280℃充分烘干制成。变质剂配比如表1所示。表2-表4给出了变质剂用铁合金的化学成分。

表1 变质剂配方(wt％)

表2 30^#钛铁的化学成分(wt％)

表3 氮化铬铁的化学成分

表4 稀土金属丝的化学成分(wt％)

冶炼：将FCB合金在中频碱性感应炉中采用不氧化法进行熔炼。炉衬用MgO镁砂打结。废钢、铬铁一次装入炉内，出钢前10分钟左右在炉内加入硼铁。当成分化验合格，并且温度达到约1600℃时，插铝脱氧，准备出钢。出钢前的测温采用光学快速高温测温计。

称取占FCB合金重量5％的变质剂。变质处理采用包内冲入法，将变质剂放入包底，待钢水温度达到约1600℃时出钢冲熔，镇静1～2min后扒渣，浇注温度为1450℃左右。

FCB合金铸件冷却至室温后，将其从型砂中翻出，打掉浇口，清理掉表面的粘砂、飞边和毛刺即制成FCB合金毛坯。

实施例2

选取氮化铬铁、30#钛铁和稀土金属丝，然后，将氮化铬铁、钛铁破碎，粒度≤15mm，稀土金属丝切割，长度≤15mm，再将上述物料混合均匀，并在260-280℃充分烘干制成。

变质剂配比如表1所示。表2-表4给出了变质剂用铁合金的化学成分。

表1 变质剂配方(wt％)

表2 30^#钛铁的化学成分(wt％)

表3 氮化铬铁的化学成分

表4 稀土金属丝的化学成分(wt％)