本發(fā)明涉及合金制備領(lǐng)域，具體涉及一種使用注射劑fe-nb-c對(duì)sus316合金進(jìn)行晶粒細(xì)化的方法。

背景技術(shù)：

金屬材料作為產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)被廣泛使用，而鋼鐵材料在實(shí)際生產(chǎn)中擁有最高的使用性。隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，擁有高強(qiáng)度，長(zhǎng)壽命化等特性的鋼鐵材料成為本領(lǐng)域當(dāng)務(wù)之急。鋼鐵材料為多晶體，晶粒粗大對(duì)機(jī)械特性有很大的負(fù)面影響。通過(guò)晶粒細(xì)化使材料的屈服強(qiáng)度，疲勞強(qiáng)度上升成為了本領(lǐng)域公認(rèn)的方法。一般情況下人們所用的方法有急冷法，磁電震動(dòng)攪拌法與注射法等。但急冷法對(duì)于大型材料或材料的形狀的制定有很大的局限性。磁電震動(dòng)攪拌法需要特定的設(shè)備。與其他方法相比，注射法制作的產(chǎn)品制品形狀的自由度高，生產(chǎn)成本低，技術(shù)簡(jiǎn)單容易掌握。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種通過(guò)使用注射劑fe-nb-c對(duì)sus316合金進(jìn)行晶粒細(xì)化的方法。該方法可使sus316合金的晶粒細(xì)化提高合金機(jī)械性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。通過(guò)注射fe-nb-c合金細(xì)化sus316合金組織晶粒的方法，將一定量的sus316合金放入石墨管中，將石墨管放入1450-1520℃電爐中直至sus316合金完全熔化，在電爐的開口處導(dǎo)入注射劑fe-nb-c合金，使注射劑fe-nb-c合金與sus316合金完全接觸并攪拌15s后取出石墨管，在空氣中冷卻得到晶粒細(xì)化的sus316合金。

所述的注射劑fe-nb-c合金采用如下方法準(zhǔn)備：首先取純度99.9％的純鐵與石墨于電弧爐內(nèi)溶解得到fe-c合金。在充滿ar氣的電弧爐中添加純度99.5％以上純nb，得到fe-nb-c合金再通過(guò)搗碎機(jī)將其粉碎成顆粒狀備用。所述nb的加入量占fe質(zhì)量的20-40％，所述c的加入量占fe質(zhì)量的1-5％。

優(yōu)選的，注射劑fe-nb-c合金中加入fe質(zhì)量50％nb，fe質(zhì)量4％c。

進(jìn)一步的，所述注射劑fe-nb-c合金添加量為sus316合金體積份數(shù)的1-3％。

進(jìn)一步的，所述sus316合金成分如下：fe:67.44wt％，cr:18wt％，ni:12wt％，mo:2.5wt％，mn:2wt％。

進(jìn)一步的，所述電爐中溫度為1480℃，保溫時(shí)間30分鐘。

本發(fā)明通過(guò)向液態(tài)金屬sus316中注射顆粒狀的fe-nb-c合金后，fe-nb-c的母相溶解。高熔點(diǎn)的初晶nbc在液態(tài)金屬中分散，最后通過(guò)nbc結(jié)晶成核生長(zhǎng)，與sus316合金的結(jié)晶粒生長(zhǎng)相互抑制，通過(guò)初晶nbc的面積分布及晶粒尺寸來(lái)調(diào)節(jié)sus316合金的晶粒細(xì)化程度，提高了材料的強(qiáng)度和硬度。對(duì)鋼鐵合金的在機(jī)械性能上的應(yīng)用提供了有利的幫助。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、注射法相比于其他工藝方法操作簡(jiǎn)單，設(shè)備成本低，效率高。

2、本發(fā)明通過(guò)對(duì)sus316合金添加fe-nb-c合金，可使其晶粒細(xì)化提高機(jī)械性能。

3、本發(fā)明通過(guò)合理控制注射工藝參數(shù)，達(dá)到最佳的細(xì)化效果。

附圖說(shuō)明

圖1為向鋼鐵材料中注射合金后達(dá)到晶粒細(xì)化的演化模式圖。

圖2在光學(xué)顯微鏡下，經(jīng)過(guò)腐蝕后的fe-nb-c合金組織圖片。

圖3為添加不同的fe-nb-c合金后，sus316合金的宏觀組織圖片。

圖4為添加不同的fe-nb-c合金后，sus316合金的微觀組織圖片。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)附圖和具體實(shí)施例詳述本發(fā)明，但不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如無(wú)特殊說(shuō)明，本發(fā)明所采用的實(shí)驗(yàn)方法均為常規(guī)方法，所用實(shí)驗(yàn)器材、材料、試劑等均可從化學(xué)公司購(gòu)買。

實(shí)施例1

(1)制作注射劑fe-nb-c

首先取純度99.9％的純鐵與石墨通過(guò)電弧爐溶解得到fe-c合金。在充滿ar氣的電弧爐中添加純度99.5％以上純nb，得到fe-30％nb-2％c合金再通過(guò)搗碎機(jī)將其粉碎成顆粒狀，將注射劑裝入石英管備用。

(2)制備sus316合金

將一定量的sus316合金放入石墨管中，將石墨管放入電爐中升溫到1480℃保持30分鐘使合金完全熔化，在電爐的開口處注射導(dǎo)入裝有sus316合金體積3％的顆粒狀fe-nb-c合金的石英管，使注射劑fe-nb-c合金與液態(tài)sus316合金完全接觸并攪拌15s后取出石墨管，在空氣中冷卻得到晶粒細(xì)化的sus316合金。

實(shí)施例2

(1)制作注射劑fe-nb-c

首先取純度99.9％的純鐵與石墨通過(guò)電弧爐溶解得到fe-c合金。在充滿ar氣的電弧爐中添加純度99.5％以上純nb，得到fe-40％nb-3％c合金再通過(guò)搗碎機(jī)將其粉碎成顆粒狀，將注射劑裝入石英管備用。

(2)制備sus316合金

將一定量的sus316合金放入石墨管中，將石墨管放入電爐中升溫到1480℃保持30分鐘使合金完全熔化，在電爐的開口處注射導(dǎo)入裝有sus316合金體積3％的顆粒狀fe-nb-c合金的石英管，使注射劑fe-nb-c合金與液態(tài)sus316合金完全接觸并攪拌15s后取出石墨管，在空氣中冷卻得到晶粒細(xì)化的sus316合金。

實(shí)施例3

(1)制作注射劑fe-nb-c

首先取純度99.9％的純鐵與石墨通過(guò)電弧爐溶解得到fe-c合金。在充滿ar氣的電弧爐中添加純度99.5％以上純nb，得到fe-50％nb-4％c合金再通過(guò)搗碎機(jī)將其粉碎成顆粒狀，將注射劑裝入石英管備用。

(2)制備sus316合金

將一定量的sus316合金放入石墨管中，將石墨管放入電爐中升溫到1480℃保持30分鐘使合金完全熔化，在電爐的開口處注射導(dǎo)入裝有sus316合金體積3％的顆粒狀fe-nb-c合金的石英管，使注射劑fe-nb-c合金與液態(tài)sus316合金完全接觸并攪拌15s后取出石墨管，在空氣中冷卻得到晶粒細(xì)化的sus316合金。

實(shí)施例4

(1)制作注射劑fe-nb-c

首先取純度99.9％的純鐵與石墨通過(guò)電弧爐溶解得到fe-c合金。在充滿ar氣的電弧爐中添加純度99.5％以上純nb，得到fe-50％nb-4％c合金再通過(guò)搗碎機(jī)將其粉碎成顆粒狀，將注射劑裝入石英管備用。

(2)制備sus316合金

將一定量的sus316合金放入石墨管中，將石墨管放入電爐中升溫到1450℃使合金完全熔化，在電爐的開口處注射導(dǎo)入裝有sus316合金體積1％的顆粒狀fe-nb-c合金的石英管，使注射劑fe-nb-c合金與液態(tài)sus316合金完全接觸并攪拌15s后取出石墨管，在空氣中冷卻得到晶粒細(xì)化的sus316合金。

實(shí)施例5

通過(guò)光學(xué)顯微鏡首先實(shí)施例1-3制備的三種fe-nb-c合金的組織，對(duì)含有三種不同的fe-nb-c合金的sus316合金進(jìn)行觀測(cè)分析。圖1所示為向鋼鐵材料中注射合金后達(dá)到晶粒細(xì)化的演化模式圖，圖2所示，隨著注射合金中nb與c含量的增加，初晶nbc的面積分布增多，平均晶粒增大。圖3-4結(jié)果表明初晶nbc的面積及晶粒尺寸增加時(shí)，晶粒細(xì)化的效果得到了提升。綜上可知，注射fe-50％nb-4％c合金時(shí)效果最佳，晶粒達(dá)到最佳細(xì)化。