本發(fā)明涉及合金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及鎳基合金的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種具有高耐磨性能的鎳基合金及其制造方法。
背景技術(shù)：
高溫合金GH80A由于其金屬元素的種類多和含量大，每種金屬具有其特有的特性存在于合金內(nèi)，各種特性相互作用產(chǎn)生應(yīng)力。降低了GH80A合金原本擁有的優(yōu)異特性。沒有使合金達(dá)到理想的工作或使用狀態(tài)。一般情況下合金具有組織穩(wěn)定性和使用可靠性。金屬鋯(Zr)本身具有抗腐蝕性，高硬度、高強(qiáng)度的特性，在冶煉中加入鋯元素可以脫氧、取氧、凈化和細(xì)化晶粒作用的同時(shí)，利用鋯元素的相容性，在合金時(shí)效過程中最大程度消除由于元素品種與含量高而產(chǎn)生的應(yīng)力作用，最大限度的保留了GH80A的綜合性能。
在傳統(tǒng)工藝中，牌號GH80A合金是采用真空冶煉的方式進(jìn)行的。但是，鋯元素的收得率始終非常非常低，從而導(dǎo)致GH80A合金中其它很多金屬元素之間相互作用，產(chǎn)生應(yīng)力，降低了GH80A的性能和使用要求。真空冶煉鋯元素收得率低的主要原因就是鋯元素的熔點(diǎn)和真空冶煉出鋼液的溫度都在1450℃這個(gè)臨界點(diǎn)上。當(dāng)冶煉末期，如果鋼液不到1450℃，加入的鋯元素就不能充分溶解在鋼液中。如果鋼液超過1450℃，加入的鋯元素就會因?yàn)闇囟冗^高而發(fā)生金屬燃燒的現(xiàn)象。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決上述問題，提供一種提高鋯元素收得率、增強(qiáng)合金抗蠕變性和抗氧化性、且具有高耐磨性能的鎳基合金及其制造方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有高耐磨性能的鎳基合金，其主要特點(diǎn)是：
以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述的合金包括：鋁為1％～1.8％，鈦為1.8％～2.7％，鈷≤2.0％，鐵≤1.5％，鉻為18％～21％，錳≤0.4％，余量為鎳以及其他在冶煉過程中的不可避免的雜質(zhì)元素。
本發(fā)明的一種具有高耐磨性能的鎳基合金的制造方法，其特征在于，所述的制造方法主要包括以下步驟：
(1)烘烤原材料金屬鎳、金屬鈷、金屬鉻、純鐵和輔助材料鋁塊、金屬鈦、金屬錳、金屬鋯以及還原劑鋁粉、鋁石灰，在300℃的高溫下烘烤3h；
(2)將所述的烘烤后的原材料金屬鎳、金屬鈷、金屬鉻、純鐵投入中頻感應(yīng)冶煉爐中；
(3)通電，在2h內(nèi)使所述的冶煉爐升溫至1200℃，進(jìn)行熔煉和化料，所述的原材料由固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)；
(4)將所述的冶煉爐的溫度保持在1200℃，加入所述的烘烤后的還原劑鋁粉、鋁石灰，所述的還原劑在鋼液表面形成鋼渣層，對鋼液進(jìn)行脫氧、脫硫、取氣、去雜質(zhì)，保持50分鐘；
(5)在冶煉結(jié)束前5～10分鐘，溫度為1450℃時(shí)，將所述的輔助材料鋁塊、金屬鈦、金屬錳投入鋼液中，繼續(xù)冶煉5～10分鐘，冶煉過程結(jié)束；
(6)將所述的烘烤后的金屬鋯投入鋼包中，停電，將所述的冶煉爐中的冶煉過程結(jié)束后的鋼液倒入鋼包內(nèi)，使所述的鋼液與所述的金屬鋯進(jìn)行混沖，再澆鑄成鋼錠。
較佳地，所述的步驟(1)中烘烤的所述的原材料按質(zhì)量計(jì)分別為金屬鎳556kg、金屬鈷11kg、金屬鉻143kg、純鐵9.8kg和所述的輔助材料按質(zhì)量計(jì)分別為鋁塊11kg、金屬鈦15kg、金屬錳3kg、金屬鋯0.3kg以及所述的還原劑按質(zhì)量計(jì)分別為鋁粉0.5kg、鋁石灰0.4kg。
本發(fā)明的應(yīng)用有益效果在于：在冶煉開始前，先將各種原材料、輔助材料和還原劑進(jìn)行烘烤，以排除水分對冶煉過程的影響；使用中頻感應(yīng)冶煉爐進(jìn)行冶煉，分批加入輔助材料和還原劑，使鋼液在不同的冶煉時(shí)期與不同的物料相作用，加入還原劑使其在鋼液表面形成鋼渣層，隔離空氣，達(dá)到脫氧、脫硫、取氣、去雜質(zhì)的效果；將金屬鋯投放入鋼包中，將其與冶煉結(jié)束后的鋼液混沖，大大提升和保留合金中鋯元素，利用鋯元素的相容性，在合金時(shí)效過程中最大程度消除由于元素品種與含量高而產(chǎn)生的應(yīng)力作用，最大限度的保留了GH80A的綜合性能。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的具有高耐磨性能的鎳基合金及其制造方法的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方式
為了能夠更清楚地描述本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
本發(fā)明提供了一種具有高耐磨性能的鎳基合金，其中以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述的合金包括：鋁為1％～1.8％，鈦為1.8％～2.7％，鈷≤2.0％，鐵≤1.5％，鉻為18％～21％，錳≤0.4％，余量為鎳以及其他在冶煉過程中的不可避免的雜質(zhì)元素。
本發(fā)明還提供了一種具有高耐磨性能的鎳基合金的制造方法，其中所述的制造方法主要包括以下步驟：
(1)烘烤原材料金屬鎳、金屬鈷、金屬鉻、純鐵和輔助材料鋁塊、金屬鈦、金屬錳、金屬鋯以及還原劑鋁粉、鋁石灰，在300℃的高溫下烘烤3h；
(2)將所述的烘烤后的原材料金屬鎳、金屬鈷、金屬鉻、純鐵投入中頻感應(yīng)冶煉爐中；
(3)通電，在2h內(nèi)使所述的冶煉爐升溫至1200℃，進(jìn)行熔煉和化料，所述的原材料由固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)；
(4)將所述的冶煉爐的溫度保持在1200℃，加入所述的烘烤后的還原劑鋁粉、鋁石灰，所述的還原劑在鋼液表面形成鋼渣層，對鋼液進(jìn)行脫氧、脫硫、取氣、去雜質(zhì)，保持50分鐘；
(5)在冶煉結(jié)束前5～10分鐘，溫度為1450℃時(shí)，將所述的輔助材料鋁塊、金屬鈦、金屬錳投入鋼液中，繼續(xù)冶煉5～10分鐘，冶煉過程結(jié)束；
(6)將所述的烘烤后的金屬鋯投入鋼包中，停電，將所述的冶煉爐中的冶煉過程結(jié)束后的鋼液倒入鋼包內(nèi)，使所述的鋼液與所述的金屬鋯進(jìn)行混沖，再澆鑄成鋼錠。
其中所述的步驟(1)中烘烤的所述的原材料按質(zhì)量計(jì)分別為金屬鎳556kg、金屬鈷11kg、金屬鉻143kg、純鐵9.8kg和所述的輔助材料按質(zhì)量計(jì)分別為鋁塊11kg、金屬鈦15kg、金屬錳3kg、金屬鋯0.3kg以及所述的還原劑按質(zhì)量計(jì)分別為鋁粉0.5kg、鋁石灰0.4kg。
本發(fā)明將傳統(tǒng)的真空冶煉改為中頻冶煉。將鋯元素不直接加在鋼液中，而是加在鋼包內(nèi)。目的是利用熱容比錯開鋯元素的熔點(diǎn)和出鋼液溫度的重合。例，當(dāng)鋼水溫度達(dá)到1450℃時(shí)，將金屬鋯投入鋼包內(nèi)，再將鋼液倒入鋼包，與金屬鋯混沖產(chǎn)生熱容比，雖然混沖時(shí)的鋼液只有1200℃，沒有達(dá)到鋯元素的熔點(diǎn)，卻依然可以將鋯元素充分溶解在鋼液之中，提升了鋯元素的收得率，從而消除了鋼液凝固變?yōu)楹辖饡r(shí)，各個(gè)金屬元素之間產(chǎn)生的應(yīng)力作用，保留了合金材料原有的特性。
本發(fā)明的應(yīng)用有益效果在于：在冶煉開始前，先將各種原材料、輔助材料和還原劑進(jìn)行烘烤，以排除水分對冶煉過程的影響；使用中頻感應(yīng)冶煉爐進(jìn)行冶煉，分批加入輔助材料和還原劑，使鋼液在不同的冶煉時(shí)期與不同的物料相作用，加入還原劑使其在鋼液表面形成鋼渣層，隔離空氣，達(dá)到脫氧、脫硫、取氣、去雜質(zhì)的效果；將金屬鋯投放入鋼包中，將其與冶煉結(jié)束后的鋼液混沖，大大提升和保留合金中鋯元素，利用鋯元素的相容性，在合金時(shí)效過程中最大程度消除由于元素品種與含量高而產(chǎn)生的應(yīng)力作用，最大限度的保留了GH80A的綜合性能。
在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以做出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。