[发明专利]导辊用铁基高温合金材料及其制备方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种合金材料及其处理力法，特别是涉及一种导辊用铁基高温合金材料及其制备方法。

二、背景技术：

导辊是轧机的重要部件，用来输送型材和线材使其顺利的进入轧机。随着轧机轧制速度的提高，滑动导卫(导辊)逐渐被滚动导卫取代。因为工作环境的复杂，导辊使用寿命短，导辊已成为高速线材轧机上的主要消耗部件。目前，国内外通常采用的导辊材料有三种，第一种是具有奥氏体组织的耐热钢；第二种是具有马氏体组织的耐磨钢或耐磨铸铁；第三种是硬质合金。奥氏体耐热钢具有良好的高温稳定性及韧性，但耐磨性差、磨损快；而且奥氏体与线材(组织为铁素体或奥氏体)本身的相互粘附倾向性较大，易发生粘钢。马氏体组织耐磨钢和耐磨铸铁在室温下具有良好的耐磨性，但随着使用温度的提高，马氏体发生回火，耐磨性会降低。硬质合金导辊具有良好的耐磨性和高温稳定性，但该导辊的冲击韧性较差。

导卫装置设计的关键之一是高温抗磨材料的选择，传统的导辊材料已经不能满足目前导辊的高性能要求，发展新型的导辊材料是目前迫切需要解决的问题。

镍基高温合金是随着航空业对高温材料不断提高的要求发展起来的，主要用在叶片材料等高温部件。叶片的工作环境也很恶劣，高温叶片不仅受高温作用，而且受动静载荷、热疲劳、高频振动、低周疲劳、氧化和高温腐蚀的作用。所以要求材料具有很高的高温拉伸强度、持久强度性能及良好的抗蠕变能力。根据镍基高温合金在航空业中的应用，结合导辊的工作环境及其各方面的性能要求，清华大学发明研制了一种导辊用的镍基高温合金材料及其热处理工艺，采用镍基高温合金材料制备的导辊，虽然具有良好的抗高温氧化性能、抗热冲击性能和高温强度，其使用寿命相对于传统导辊材料有所提高，但是成本较高。

为了降低导辊的生产成本，使生产的导辊寿命提高，并且具有良好的抗高温氧化性能、高温强度、抗冲击高温韧性和抗高温摩擦磨损。郑州神牛铸造有限公司经过长期的研究，研制出一种导辊用的新型高温合金材料及其热处理工艺。

三、发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种导辊用铁基高温合金材料及其制备方法。采用该发明技术制备的导辊成本低、使用寿命有了较大提高，并且具有良好的抗高温氧化性能、高温强度、抗冲击高温韧性和抗高温摩擦磨损。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种导辊用铁基高温合金材料，以重量百分含量表示，所述导辊用铁基高温合金材料的化学组成为：C 1.0～1.5％，Mn 0.3～0.8％，Si 0.4～1.0％，Cr 18～24％，V 0.25～0.5％，Mo 1.5～4.5％，稀土0.01～0.05％，S≤0.04％，P≤0.04％，余量为Fe。

一种利用导辊用铁基高温合金材料制备导辊的方法，该方法包括以下步骤：

a、精密铸造：按照权利要求1所述的导辊用铁基高温合金材料的化学组成配制铁基高温合金材料，采用硅溶胶熔模精密铸造工艺加工成导辊，精密铸造过程中首先使用低温蜡基模料做出导辊模型，采用硅溶胶型壳工艺制成模型型壳，在硅溶胶型壳工艺过程中，在导辊模型上涂抹硅溶胶层数为6～8层，蒸汽脱蜡后得到导辊模型型壳，然后焙烧型壳，焙烧温度为950～1050℃，保温时间为30～45分钟，焙烧结束后将配制的铁基高温合金材料即钢水倒入模型型壳内进行浇注，钢水浇注温度为1580～1620℃，模型型壳温度为600～800℃，浇注后将精密铸造成的导辊自然冷却至室温，然后去除浇注系统，得到导辊；

b、退火：将步骤a加工成的导辊由室温升温至860℃保温110～130分钟，然后将温度降至690℃保温80～100分钟，再降至600℃出炉，出炉后自然冷却至室温；

c、粗加工：采用常规刀具对导辊进行车削加工；

d、淬火：将车削加工后的导辊由室温升温至1060℃保温40～60分钟，然后出炉以油作为冷却介质，冷却至室温；

e、回火：将经过淬火处理的导辊由室温升温至200℃保温110～130分钟，然后出炉自然冷却至室温；

f、精加工：将经淬火、回火处理后的导辊用硬质合金刀具精加工成成品导辊。

根据上述利用导辊用铁基高温合金材料制备导辊的方法，其中步骤a中经精密铸造工艺加工成的导辊中各种化学成分的组成符合上述导辊用铁基高温合金材料中的各种化学成分组成。

根据上述利用导辊用铁基高温合金材料制备导辊的方法，其中步骤a所述焙烧型壳是采用柴油炉进行焙烧。