[发明专利]一种碳化物增强耐热钢基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钢基复合材料技术领域，涉及一种钢基复合材料的制备方法，尤其是一种碳化物增强耐热钢基复合材料的制备方法。

背景技术

Cr₃C₂、Cr₇C₃和Cr₂₃C₆型碳化物均具有优异的高温抗氧化性能。除当前主要通过合金原材料的调控、加入并采用熔炼、凝固铸造成形的方法自然形成钢铁材料的网状或连续性较高的碳化物组相外，还有通过采用表面喷涂等方法在钢铁表面形在一层较薄的耐磨、耐蚀涂层，。虽然形成的涂层工艺较简单，但是由于涂层厚度较小，不能使涂层长时间进行服役工作，不利于工业化生产。Cr₃C₂、Cr₇C或Cr₂₃C₆型碳化物在高温氧化气氛下服役时，会形成一种致密的氧化物（Cr₂O₃），可有效抵抗氧化反应的进行。若当Cr₃C₂、Cr₇C或Cr₂₃C₆细小颗粒均匀、弥散分布于耐热钢基体中时，在高温氧化时会形成较均匀、致密的氧化膜。另外，这种弥散分布状态对材料力学性能的提高亦是具有显著的促进作用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种碳化物增强耐热钢基复合材料的制备方法，该方法通过工艺，将Cr₃C₂、Cr₇C₃或Cr₂₃C₆粉体加入钢液中，使Cr₃C₂、Cr₇C₃或Cr₂₃C₆弥散分布于耐热钢中得到复合材料，能够使该复合材料在高温氧化气氛下服役时，表现出优异的高温抗氧化性能的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种碳化物增强耐热钢基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将Cr₃C₂、Cr₇C₃或Cr₂₃C₆中的任何一种碳化物，在加入碳化物粉末重量的0.1%的甲醇过程控制剂后，球磨至粒度＜10um，然后放入充氩气的罐中保存；

2）确定奥氏体耐热钢化学成分，计算并称重原材料，在电炉中进行熔化至1500℃，进行扒渣、采用铝丝脱氧处理后保温3分钟；出炉烫包，然后再倒入电炉中，继续升温至1500℃后，再次进行扒渣、采用铝丝脱氧处理后保温1分钟，此时将步骤1）制备的碳化物粉末倒入并平铺于浇包底部，关闭电炉后，在保证出炉温度在1450-1500℃时，快速出炉倒入浇包中，在钢水液面顶端绿色或蓝色的火焰出现时，立刻快速浇入铸型；

3）待浇注后8-12小时开箱，将制备好的复合材料从铸型中取出进行热处理即可得到碳化物增强耐热钢基复合材料。

进一步，上述步骤2）中所述原材料为废钢、锰铁、硅铁、钼铁、纯镍。

进一步，上述步骤2）中，碳化物粉末的重量占钢液重量的5%。

本发明具有以下有益效果：