[发明专利]高强高塑耐氯离子腐蚀的铸造合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金技术，尤其涉及一种高强高塑耐氯离子腐蚀的铸造合金及 其制备方法。

背景技术

目前常用的耐氯离子腐蚀的不锈钢屈服强度在500Mpa左右，这些不锈 钢都需要经过复杂的轧制及热处理工艺，才能获得500Mpa的屈服强度。而 很多关键的金属合金部件要求耐氯离子腐蚀的同时，还要有高的屈服强度， 且不能轧制。如破冰船用的螺旋桨，要求桨叶材料的屈服强度高于750Mpa， 拉伸塑性超过15％，且整个螺旋桨要整体浇铸，不能轧制。目前市面上所有 的不锈钢都不能满足相关要求。鉴于上述市场需求，我们研发了不需要轧制 以及复杂热处理工艺，仅仅使用不同铸造技术，一次浇铸成型后的合金母材， 就具有远超不锈钢的强度和塑性，同时耐氯离子腐蚀，具有潜在的巨大经济 价值。

现有技术存在的主要瓶颈是，铸态的不锈钢合金强度远远达不到特种部 件使用要求，必须经过后续的加工以及复杂的热处理工艺才能达到较高的强 度和塑性。但另一方面像大型破冰船螺旋桨这种特种部件是不允许进行轧制 等加工变形处理的。所以亟待一种高强高塑的铸造合金，以满足特种部件的需 求。

发明内容

本发明的目的在于，针对高性能部件不允许轧制，只能通过一次浇铸成 型而使合金具有高的强度和塑性，且同时具有良好的耐腐蚀性能的难题，提 出一种高强高塑耐氯离子腐蚀的铸造合金，该合金耐氯离子腐蚀性能优异，且 具有极佳的强度和塑形性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高强高塑耐氯离子腐 蚀的铸造合金，由重量配比如下的各组分制备而成：

进一步地，高强高塑耐氯离子腐蚀的铸造合金，由重量配比如下的各组分 制备而成：

进一步地，所述Al、Co、Mn、Cr、Fe和Ni皆选用纯度为99wt％以上 的工业级纯原料。

本发明的另一个目的还公开了一种高强高塑耐氯离子腐蚀的铸造合金的 制备方法，包括以下步骤：将各组分混合后采用大气中频感应炉真空熔炼， 获得高强高塑耐氯离子腐蚀的铸造合金。

进一步地，所述大气中频感应炉真空熔炼包括以下步骤：熔配合金时， 所述Al、Cr和Mn放在最下面，所述Fe、Co、C、Si和Ni放在最上面，抽真空 至5×10^-2pa至5×10^-3pa的真空度时充入-0.03Pa至-0.06Pa的氩气或者氮气，然 后感应炉熔炼熔化合金液保温温度定为1300-1500摄氏度，优选为1400摄氏度 ，完全熔化后合金液的均匀化保温时间为5-20分钟，优选为10分钟。本发明 将沸点较低的易挥发原料Al、Mn和Cr放在最下面，将沸点较高的原料Fe、 Co、C、Si和Ni放在最上面，以减少熔炼时由挥发造成的质量损失。其中Al 、Cr和Mn的具体放置顺序不限，Fe、Co、C、Si和N的具体放置顺序不限。

本发明高强高塑耐氯离子腐蚀的铸造合金配方科学、合理，其制备方法 简单、易行，与现有技术相比较具有以下优点：

1、本发明高强高塑耐氯离子腐蚀的铸造合金的强化机理：将上述配比的 物料浇铸成型，能获得一种较软的FCC相和较硬的调幅BCC/B2结构交替组 成的复合结构。该复合结构由片层状结构和调幅结合构成，具有很好的强度 和塑形以及优良的铸造性能。经检测本发明高强高塑耐氯离子腐蚀的铸造合 金铸态下的拉伸断裂强度真应变高达1.4Gpa，屈服强度高达890Mpa。屈服 强度和断裂强度是普通铸钢的近3倍，但成本和304不锈钢相当；耐氯离子 腐蚀性接近304不锈钢，但是铸态强度远超304等不锈钢；

2、本发明高强高塑耐氯离子腐蚀的铸造合金耐氯离子腐蚀性佳，经检测 在相同腐蚀条件下，本发明铸造合金腐蚀穿透时间比纯铜穿透时间三倍还多；

3、本发明高强高塑耐氯离子腐蚀的铸造合金的制备方法简单，惰性保护 气体下的感应熔炼制备，浇铸成型即可。该合金能直接浇铸成型，不需要热 处理和后续复杂的加工工艺，即能拥有优良的力学性能。

附图说明

图1为实施例1高强高塑耐氯离子腐蚀的铸造合金的透射电镜照片；

图2为图1透射明场像中较软的FCC相的电子衍射照片；

图3为图1中透射明场像中的调幅BCC/B2结构的电子衍射照片；