本發(fā)明屬于超高碳鋼中碳化物的析出狀態(tài)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

超高碳鋼是指碳含量在1.0-2.1wt.％的鐵基合金材料。由于其碳含量很高，在常規(guī)凝固條件下組織中極易存在大量的塊狀與網(wǎng)狀碳化物,致使這種材料的脆性很大,導(dǎo)致其在工業(yè)化的應(yīng)用一直被人們忽視。新近的研究表明,這種粗大的碳化物經(jīng)歷一系列復(fù)雜的工藝如熱機械加工,離異共析轉(zhuǎn)變,離異共析轉(zhuǎn)變+變形等方法可以得到適當(dāng)消除。然而這一切需要付出高能量消耗,環(huán)境噪音污染的代價，不利于超高碳鋼的工程應(yīng)用。如何控制碳化物析出形態(tài)，使其呈現(xiàn)細(xì)小均勻分布狀態(tài)是制約超高碳鋼工程應(yīng)用的關(guān)鍵問題。若從調(diào)整鑄態(tài)組織入手，通過控制凝固過程來改善碳化物的析出狀態(tài)，抑制碳化物的大塊狀與網(wǎng)狀析出，則有利于開發(fā)出一種綠色節(jié)能的控制超高碳鋼中碳化物析出狀態(tài)的方法。然而關(guān)于此方面的研究鮮有報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述存在問題，提出一種針對超高碳鋼的控制其組織中碳化物的析出狀態(tài)的方法。該方法能夠明顯改善組織中的碳化物的析出狀態(tài)，使其呈現(xiàn)細(xì)小均勻分布的顆粒狀態(tài)，保障超高碳鋼具有良好的綜合力學(xué)性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種控制超高碳鋼中碳化物析出狀態(tài)的方法，步驟如下：

1)造型：采用石英樹脂砂在金屬砂箱中造型；

2)熔煉：選用工業(yè)純鐵、鉻鐵、錳鐵、增碳劑作為原料,經(jīng)中頻感應(yīng)爐熔煉，經(jīng)脫氧后靜置2-5分鐘扒渣；

3)澆注成形：熔體溫度在1440-1470℃時，將熔體澆注到鑄模中成形，澆注過程中采用隨流的方式加入商用的稀土-硅鐵-Na/K復(fù)合變質(zhì)劑，加入量為0.1-0.3wt.％(占鋼水的重量百分?jǐn)?shù))。

進一步的，所述的超高碳鋼各元素的重量百分?jǐn)?shù)(wt.％)為：C：1.3-1.5；Si：0.3-0.50；Cr：1.4-1.6；Mn：0.4-0.6；Al：0.3-0.5。

進一步的，所述的石英樹脂砂組份為石英砂、1.5％呋喃樹脂、0.45％硬化劑。

進一步的，所述的靜置時間為3-4分鐘。

進一步的，所述的澆注溫度為1440-1460℃，且變質(zhì)劑的加入量為0.15-0.25wt.％(占鋼水的重量百分?jǐn)?shù))。

本發(fā)明的優(yōu)點是：該方法將凝固控制與變質(zhì)處理相結(jié)合，保障碳化物最終以細(xì)小顆粒形態(tài)析出。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1所得試樣的金相照片，可觀察到碳化物以顆粒狀的形態(tài)分布于組織中。

圖2是本發(fā)明實施例2所得試樣的金相照片，可觀察到碳化物以顆粒狀的形態(tài)分布于組織中。

具體實施方式

實施例1：

1)造型：采用石英樹脂砂(石英砂+1.5％呋喃樹脂+0.45％硬化劑)在金屬砂箱中造型；

2)熔煉：針對成分為Fe-1.3C-0.5Si-1.4Cr-0.5Mn-0.3Al的超高碳鋼，選用工業(yè)純鐵、鉻鐵、錳鐵、增碳劑等作為原料，經(jīng)中頻感應(yīng)爐熔煉，經(jīng)脫氧后靜置3分鐘扒渣；

3)澆注成形：熔體溫度在1460℃時進行澆注，澆注過程中采用隨流的方式加入0.15wt.％(占鋼水的重量百分?jǐn)?shù))的變質(zhì)劑。

圖1是本發(fā)明Fe-1.3C-0.5Si-1.4Cr-0.5Mn-0.3Al的超高碳鋼經(jīng)0.15wt.％變質(zhì)劑變質(zhì)處理后所得試樣的金相照片。圖中右上角為箭頭所指灰色區(qū)域的放大圖，可觀察到碳化物以顆粒狀的形態(tài)分布于珠光體組織中。

實施例2：

1)造型：采用石英樹脂砂(石英砂+1.5％呋喃樹脂+0.45％硬化劑)在金屬砂箱中造型；

2)熔煉：熔煉針對成分為Fe-1.5C-0.3Si-1.5Cr-0.6Mn-0.5Al的超高碳鋼，選用工業(yè)純鐵、鉻鐵、錳鐵、增碳劑等作為原料，經(jīng)中頻感應(yīng)爐熔煉，經(jīng)脫氧后靜置5分鐘扒渣；

3)澆注成形：熔體溫度在1440℃時進行澆注，澆注過程中采用隨流的方式加入0.25wt.％(占鋼水的重量百分?jǐn)?shù))的變質(zhì)劑。

圖2是本發(fā)明Fe-1.5C-0.3Si-1.5Cr-0.6Mn-0.5Al的超高碳鋼經(jīng)0.25wt.％變質(zhì)劑變質(zhì)處理后所得試樣的金相照片。圖中右上角為箭頭所指灰色區(qū)域的放大圖，可觀察到碳化物以顆粒狀的形態(tài)分布于珠光體組織中。

需要說明的是，以上所述僅為本發(fā)明優(yōu)選實施例，僅僅是解釋本發(fā)明，并非因此限制本發(fā)明專利范圍。實施例中熔煉步驟中的靜置時間在2-5分鐘內(nèi)即可達(dá)到本發(fā)明的效果，在3-4分鐘效果理想。同樣，澆注溫度也不限于實施例中公開的溫度，只要在1440-1470℃均較好的實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。除此之外，對屬于本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思而僅僅顯而易見的改動，同樣在本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。