一種提高耐熱合金鋼熱疲勞性能的復(fù)合稀土變質(zhì)劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于耐熱鋼技術(shù)領(lǐng)域，特指一種提高耐熱合金鋼熱疲勞性能的復(fù)合稀±變 質(zhì)劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 很多耐熱合金鋼在服役過(guò)程中，其工作溫度在20~90(TC范圍內(nèi)急劇變化，引起 熱應(yīng)力和熱應(yīng)變的產(chǎn)生和變化，每循環(huán)工作一個(gè)周期，工件各處都因熱應(yīng)力的作用經(jīng)受一 次壓縮和拉伸塑性變形。在送種激冷激熱環(huán)境中，零部件內(nèi)部存在的細(xì)小裂紋、夾雜、偏析 等缺陷，在循環(huán)應(yīng)力作用下，很容易發(fā)展為裂紋，因而對(duì)各部件熱疲勞性能要求苛刻。熱作 模具、熱交換管子和鍋爐管子、燃汽發(fā)動(dòng)機(jī)的輪盤(pán)和葉片、高速列車的剎車盤(pán)和汽車的剎車 穀都是熱疲勞破壞的典型例子。為了滿足工業(yè)部口的需要，熱疲勞研究蓬勃發(fā)展。耐熱鋼 用途日益廣泛，主要用于制作鋼鐵冶煉設(shè)備、熱加工及熱處理設(shè)備等。但普通金屬材料及 普通耐熱鋼材在冷熱交變環(huán)境中極易產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致零件失效。提高材料的耐熱疲勞性能 對(duì)于延長(zhǎng)零部件使用壽命和提高設(shè)備整機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性有重要意義，本發(fā)明開(kāi)發(fā)出一種提高 耐熱合金鋼熱疲勞性能的復(fù)合稀±變質(zhì)劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] -種提高耐熱合金鋼熱疲勞性能的復(fù)合稀±變質(zhì)劑，其特征為，復(fù)合稀±變質(zhì)劑 成分為，CelO ~15wt%、LalO ~15wt%、Yb7 ~9wt%、Dy 6 ~8wt%、Nd 4 ~6wt%、Ho 3 ~5κ?%、Υ·ι·Τ6+6(1·ι·ΕΓ+Τηι+?Λ?+5Ε+Ρ；Γ 為 8 ~16wt%、Ti2 ~4wt%，V2 ~4wt%，W 1 ~3wt〇/〇、 Bal~3wt%、余為鐵。所述復(fù)合變質(zhì)劑為塊狀合金，烙點(diǎn)范圍1100~1300。復(fù)合變質(zhì)劑加 入量范圍為0. 3~0. 8wt〇/〇。
[0004] 上述成分可優(yōu)選為；Cel2 ~13wt%、Lal2 ~13wt%、孔7. 5 ~8. 5wt%、Dy 6. 5 ~ 7. 5wt%、Nd 4. 5 ~5. 5wt%、Ho 3. 5 ~4. 5"?%、Υ·ι·Τ6+6(1·ι·ΕΓ+Τηι+?Λ?+5Ε+Ρ；Γ 為 11 ~13wt〇/〇、 Ti2. 5 ~3. 5wt%，V2. 5 ~3. 5wt%，W 2 ~2. 5wt%、Ba2 ~2. 5wt%、余為鐵。復(fù)合變質(zhì)劑加入 量范圍可優(yōu)選為0. 6%。
[000引【附圖說(shuō)明】 圖1熱疲勞試樣尺寸圖 圖2普通鋼耐熱鋼經(jīng)過(guò)35000次冷熱循環(huán)熱疲勞實(shí)驗(yàn)后裂紋萌生、擴(kuò)展圖 圖3本發(fā)明2號(hào)鋼經(jīng)過(guò)35000次冷熱循環(huán)熱疲勞實(shí)驗(yàn)后裂紋萌生、擴(kuò)展圖
【具體實(shí)施方式】。
[0006] 實(shí)施例1 在中頻感應(yīng)電爐中冶煉本發(fā)明耐熱疲勞合金鋼(記為1號(hào)鋼），C為0. 2~0. 45wt%，化 為 16 ~18 wt%，Ni 為 18 ~20wt%，Μη 為 2 ~4wt%，W 為 2 ~4wt%，Mo 為 2 ~4wt%，Si 為 1. 5~2. 5wt%，N為0. 1~0. 4 wt%，復(fù)合稀±變質(zhì)劑0. 3wt%，余量為鐵。其冶煉工藝與普 通耐熱鋼相同，冶煉后德注成鑄態(tài)試樣，固溶處理溫度為1080 - 112(TC，保溫2小時(shí)后進(jìn)行 空冷，時(shí)效溫度為750 - 77(TC，保溫2. 5小時(shí)，再降至650 - 67(TC，保溫1小時(shí)，空冷。固 溶處理所用設(shè)備為箱式電組爐，時(shí)效加熱采用的是井式電組爐。熱處理后取樣進(jìn)行2(TC~ 80(TC冷熱循環(huán)熱疲勞實(shí)驗(yàn)，熱疲勞性能見(jiàn)表1。
[0007] 采用電阻爐加熱自約束熱疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行熱疲勞試驗(yàn)。熱疲勞試樣(如圖1所示） 裝卡在立方卡具的四個(gè)側(cè)面，保證每塊試樣的加熱與冷卻位置一致。通過(guò)傳動(dòng)裝置上下垂 直運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到試樣加熱W及冷卻的自動(dòng)化完成。采用設(shè)時(shí)自控，熱電偶測(cè)量并控制溫 度。試樣在室溫25Γ至80(TC之間進(jìn)行加熱與冷卻的熱循環(huán)。采用計(jì)數(shù)器進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)。 調(diào)整并保持爐溫80(TC，水溫20°C (流動(dòng)自來(lái)水)。快速加熱試樣。加熱、冷卻一次作為一 個(gè)循環(huán)，每次循環(huán)加熱時(shí)間為120s，入水冷卻時(shí)間為5s，直至預(yù)定循環(huán)次數(shù)。對(duì)于研究熱疲 勞裂紋萌生的試樣，每循環(huán)400次，取下試樣，拋光去除表面氧化膜，測(cè)量表面裂紋長(zhǎng)度，W 0. 1mm作為裂紋萌生長(zhǎng)度，記下試樣裂紋萌生循環(huán)次數(shù)。觀察并對(duì)裂紋的萌生位置照相。對(duì) 于研究熱疲勞裂紋擴(kuò)展的試樣，每循環(huán)200次，取下試樣，拋光并觀察。確定裂紋已經(jīng)萌生 后，每循環(huán)200次觀察裂紋并對(duì)能反映裂紋擴(kuò)展路徑特征的位置照相。
[0008] 每個(gè)試樣經(jīng)過(guò)8000次至35000次冷熱循環(huán)后在裂紋最密集處沿橫截面剖開(kāi)，測(cè)量 裂紋深度。從表1中數(shù)據(jù)可W看出，在進(jìn)行到18000次的時(shí)候，普通耐熱鋼熱疲勞裂紋在長(zhǎng) 度、寬度及深度等方面開(kāi)始發(fā)展，但本發(fā)明2號(hào)鋼尚未萌生裂紋；進(jìn)行到25000次時(shí)，普通耐 熱鋼裂紋變得更長(zhǎng)；到35000次時(shí)，普通耐熱鋼裂紋已達(dá)到9. 97mm，但本發(fā)明1號(hào)鋼裂紋僅 為 1. 46mm。
[0009] 實(shí)施例2 在中頻感應(yīng)電爐中冶煉本發(fā)明耐熱疲勞合金鋼(記為2號(hào)鋼），C為0. 2~0. 45wt%，化 為 16 ~18 wt%，Ni 為 18 ~20wt%，Μη 為 2 ~4wt%，W 為 2 ~4wt%，Mo 為 2 ~4wt%，Si 為 1. 5~2. 5wt%，N為0. 1~0. 4 wt%，復(fù)合稀±變質(zhì)劑0. 6wt%，余量為鐵。其冶煉工藝與普 通耐熱鋼相同，冶煉后德注成鑄態(tài)試樣，固溶處理溫度為1080 - 112(TC，保溫2小時(shí)后進(jìn)行 空冷，時(shí)效溫度為750 - 77(TC，保溫2. 5小時(shí)，再降至650 - 67(TC，保溫1小時(shí)，空冷。固 溶處理所用設(shè)備為箱式電組爐，時(shí)效加熱采用的是井式電組爐。熱處理后取樣進(jìn)行2(TC~ 80(TC冷熱循環(huán)熱疲勞實(shí)驗(yàn)，熱疲勞性能見(jiàn)表1。
[0010] 采用電阻爐加熱自約束熱疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行熱疲勞試驗(yàn)。熱疲勞試樣(如圖1所示） 裝卡在立方卡具的四個(gè)側(cè)面，保證每塊試樣的加熱與冷卻位置一致。通過(guò)傳動(dòng)裝置上下垂 直運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到試樣加熱W及冷卻的自動(dòng)化完成。采用設(shè)時(shí)自控，熱電偶測(cè)量并控制溫 度。試樣在室溫25°C至80(TC之間進(jìn)行加熱與冷卻的熱循環(huán)。采用計(jì)數(shù)器進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)。 調(diào)整并保持爐溫80(TC，水溫2(TC (流動(dòng)自來(lái)水)?？焖偌訜嵩嚇?。加熱、冷卻一次作為一 個(gè)循環(huán)，每次循環(huán)加熱時(shí)間為120s，入水冷卻時(shí)間為5s，直至預(yù)定循環(huán)次數(shù)。對(duì)于研究熱疲 勞裂紋萌生的試樣，每循環(huán)400次，取下試樣，拋光去除表面氧化膜，測(cè)量表面裂紋長(zhǎng)度，W 0. 1mm作為裂紋萌生長(zhǎng)度，記下試樣裂紋