專利名稱：一種航空用耐磨鐵合金及其離心鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種航空用耐磨鐵合金及其離心鑄造方法。
背景技術(shù)：
隨著航空工業(yè)的迅猛發(fā)展，一些傳統(tǒng)材料已無(wú)法滿足飛機(jī)的使用要求，因此對(duì)材料的研究也更加的深入，伴隨新材料、新工藝的不斷發(fā)展，高Cr耐磨鐵合金應(yīng)運(yùn)而生，這種材料不僅具有優(yōu)越的力學(xué)性能，硬度和韌性都得到提高，同時(shí)還具有很好的耐磨性，它將逐漸取代用傳統(tǒng)材料在飛機(jī)上的運(yùn)用，成為新時(shí)期航空耐磨鑄件的主選材料，而這種合金的成份控制及鑄造方法，對(duì)最終的材料性能至關(guān)重要
發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)提供了一種航空用耐磨鐵合金及其離心鑄造方法，明確了該合金的化學(xué)成份及其鑄造工藝，產(chǎn)品具有耐磨強(qiáng)度好，韌性較好，成本低等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種航空用耐磨鐵合金，以Fe、Cr、C、Mn、Mo、Si為主要元素，各化學(xué)成分按重量比為 Cr 13. 5% 15. 0%、C 1. 8% 2. 0%、Mn 0. 6% I. 2%、Mo 0. 35% O. 5%、Si 1. 5% 2. 0%，余量Fe以及不可避免的雜質(zhì)。采用這種合金的離心鑄造方法，主要包括配料、熔煉、澆注、熱處理步驟，鑄件澆注完畢后保持離心機(jī)旋轉(zhuǎn)10 15分鐘，熱處理時(shí)，在爐溫不高于200°C時(shí)裝爐，然后升溫，在1000± 10°C范圍內(nèi)，保溫4 6小時(shí)。本發(fā)明的積極效果和優(yōu)點(diǎn)是I、鑄件彈性模量彡193GPa,抗拉強(qiáng)度彡850MPa,硬度350 420HB，與傳統(tǒng)的TCrMo合金鑄件相比，提高了力學(xué)性能(韌性、耐磨性、硬度)，特別適合于航空領(lǐng)域使用。2、減少了貴重金屬鑰的用量，生產(chǎn)成本低。3、制備方法簡(jiǎn)單，易于控制。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明一種航空用耐磨鐵合金，以Fe、Cr、C、Mn、Mo、Si為主要元素，各化學(xué)成分按重量比為Cr 14%, C :1. 9%、Mn :0. 65%、Mo :0. 37%、Si :1. 8%、余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。采用這種合金的離心鑄造方法，主要包括配料、熔煉、澆注、熱處理步驟，鑄件澆注完畢后保持離心機(jī)旋轉(zhuǎn)12 15分鐘，熱處理時(shí)，在爐溫不高于200°C時(shí)裝爐，然后升溫，在1000±10°C范圍內(nèi)，保溫5小時(shí)。在本發(fā)明中碳和鉻是決定高鉻合金鑄鐵基體組織、碳化物結(jié)構(gòu)和性能的主要元素，碳量決定共晶碳化物數(shù)量，鉻決定共晶碳化物類型。
碳含量是影響合金性能的關(guān)鍵元素之一，增加碳含量可以提高合金的耐磨性，但是隨著含碳量的增加，合金的韌性降低，因此將碳含量控制在I. 9%。鉻是一種強(qiáng)烈促進(jìn)碳化物形成的元素，可使碳化物從普通的滲碳體(Fe3C)轉(zhuǎn)變?yōu)楹辖鹛蓟?Fe，Cr)3C。在鑄鐵中，較高的鉻量可以形成均勻分布的、細(xì)小彌散的M7C3型碳化物。鉻既是一種強(qiáng)烈促進(jìn)珠光體形成元素，又能細(xì)化珠光體組織。通常情況下，當(dāng)鐵液的碳當(dāng)量大于3. 9%，不加入過(guò)量的合金元素，難以穩(wěn)定珠光體組織，并且還可能會(huì)出粗大石墨，即使采取相當(dāng)?shù)脑杏胧埠芷D難保證得到穩(wěn)定的強(qiáng)度。加入合金元素Cr，可以起到既增加和穩(wěn)定珠光體量，又細(xì)化珠光體組織的作用，顯然能明顯提高鑄鐵的強(qiáng)度，將鉻含量控制在14%。硅元素只固溶在鑄鐵基體中而不形成其他相或化合物有一定的固溶強(qiáng)化作用。同時(shí)，硅還可以提高合金鑄鐵的淬透性，因此，合金鑄鐵中增加含硅量可以提高其硬度，由此提高耐磨性。在腐蝕過(guò)程中，固溶在合金鑄鐵基體中的硅除了提高基體的電極電位，降低電 化學(xué)腐蝕外，還可以在合金鑄鐵表面生成腐蝕產(chǎn)物(主要是SiO2)阻止腐蝕介質(zhì)與鑄鐵表面直接接觸，降低化學(xué)腐蝕。所以提高合金鑄鐵中的含硅量可以提高其沖蝕腐蝕磨損耐磨性，故硅量控制在I. 8%左右。錳在鑄鐵中有利于脫氧，錳固溶在奧氏體中，提高鑄鐵的淬透性，降低馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，過(guò)高的錳量增加奧氏體的量，降低鑄鐵的硬度，影響耐磨性，因此將錳含量控制在O. 65%。加入一定量的鑰，可以提高鑄鐵的淬透性。但鑰的價(jià)格較貴，合金化設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減少，將鑰含量控制在O. 37%。
權(quán)利要求
1.ー種航空用耐磨鐵合金，以Fe、Cr、C、Mn、Mo、Si為主要元素，其特征在于各化學(xué)成分按重量比為 Cr 13. 5% 15. 0%、C : I. 8% 2. 0%、Mn 0. 6% I. 2%、Mo 0. 35% O. 5%、Si I.5% 2. 0%，余量Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
2.ー種利用權(quán)利要求I所述的航空用耐磨鐵合金離心鑄造方法，主要包括配料、熔煉、澆注、熱處理步驟，其特征在于鑄件澆注完畢后保持離心機(jī)旋轉(zhuǎn)10 15分鐘，熱處理時(shí)，在爐溫不高于200°C時(shí)裝爐，然后升溫，在1000±10°C范圍內(nèi)，保溫4 6小吋。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種航空用耐磨鐵合金及其離心鑄造方法，以Fe、Cr、C、Mn、Mo、Si為主要元素，各化學(xué)成分按重量比為Cr13.5%～15.0%、C1.8%～2.0%、Mn0.6%～1.2%、Mo0.35%～0.5%、Si1.5%～2.0%，在鑄造方法中，鑄件澆注完畢后保持離心機(jī)旋轉(zhuǎn)10～15分鐘，熱處理時(shí)，在爐溫不高于200℃時(shí)裝爐，然后升溫，在1000±10℃范圍內(nèi)，保溫4～6小時(shí)，利用本發(fā)明生產(chǎn)的鑄件彈性模量:≥193GPa,抗拉強(qiáng)度:≥850MPa,硬度:350～420HB，特別適合于航空領(lǐng)域使用。
文檔編號(hào)B22D13/00GK102851598SQ201210320090
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者黎敬, 宋建業(yè), 李安奎, 勾忠毅 申請(qǐng)人:貴州安吉航空精密鑄造有限責(zé)任公司