[发明专利]一种铜镍硅铁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁合金技术领域，尤其涉及一种铜镍硅铁合金及其制备方法。

背景技术

目前，各行各业对于耐热钢、耐候钢和合金钢，板材钢和带材钢的需求量日益增加。铜镍硅铁合金是上述钢种的一种合金添加剂，由于铜和镍都具有很强的韧性，人工破碎十分困难。目前的合金技术是采用电解铜和电解镍切割成块后，加入钢水，作为炉前合金化处理。这种炉前合金化处理方法，用电解铜和电解镍作合金添加剂，浪费了电解铜和电解镍生产过程中的电能和辅料，且电解铜和电解镍价格昂贵，资源紧缺；而且单一的镍元素熔点高，进入待处理钢水内的扩散性差，为了提高镍在钢中的均匀的固溶性，必须充分搅拌，增加了操作工序。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种铜镍硅铁合金，铸态组织致密，细晶均匀，熔点低，扩散性能高，脱氧效果好，同时生成成本低。

本发明的另一目的是提高该铜镍硅铁合金的制备方法。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

一种铜镍硅铁合金，由以下重量百分比的成分组成：铜20-30％、镍10-22％、硅16-20％、钛0.05-0.15％、碳≤0.05％、磷≤0.05％、硫≤0.05％、余量为铁。

所述的铜镍硅铁合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述重量百分比称取铜棒、镍粉、硅粉、铁粉、钛粉，将镍粉、硅粉、铁粉、钛粉混料3-5小时得到合金粉末；

(2)将混合后的合金粉末装入坩埚，将铜棒放在坩埚内的合金粉末上，然后将坩埚放入真空高温烧结炉内进行熔炼，得到合金体，熔炼时分三个阶段，先在800-1000℃温度下保温1-2小时，然后在1000-1200℃温度下保温2-3小时，再在800-1000℃温度下保温1-2小时，最后冷却至室温；

(3)将得到的合金体依次进行固溶处理和时效处理，得到铜镍硅铁合金，固溶处理时，固溶温度为600-650℃，固溶时间为1.5-2.5小时，冷却方式为水冷，时效处理时，时效温度为500-550℃，时效时间为25-35小时，冷却方式为空冷。

步骤(2)中所述的熔炼时真空度保持在3.0×10^-1-5.0×10^-1Pa。

与已有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的铜镍硅铁合金，铸态组织致密，细晶均匀，熔点低，扩散性能高，脱氧效果好；硅是一种脱氧剂，其脱氧能力介于锰和钛之间，将硅与铜、镍放在一起制成的铜镍硅铁合金具有熔点低，易于破碎，兼备脱氧效果的特点，提高镍在钢水中的扩散性能，方便炉前操作；添加变质剂钛对铜镍硅铁合金在真空炉内进行变质处理，对铜镍硅铁合金起到细晶强化的作用，通过对铸态铜镍硅铁合金进行固溶和时效处理，起到析出相强化的作用，制备的铜镍硅铁合金铸态组织致密，细晶均匀，扩散性能高；而且制备方法简单，成本低。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不仅限于这些实施例，在未脱离本发明宗旨的前提下，所作的任何改进均落在本发明的保护范围之内。

实施例1：

一种铜镍硅铁合金，由以下重量百分比的成分组成：铜20％、镍10％、硅20％、钛0.05％、碳≤0.05％、磷≤0.05％、硫≤0.05％、余量为铁。

制备方法：

(1)按上述重量百分比称取铜棒、镍粉、硅粉、铁粉、钛粉，将镍粉、硅粉、铁粉、钛粉混料3小时得到合金粉末；

(2)将混合后的合金粉末装入坩埚，将铜棒放在坩埚内的合金粉末上，然后将坩埚放入真空高温烧结炉内进行熔炼，得到合金体，熔炼时分三个阶段，先在800℃温度下保温2小时，然后在1000℃温度下保温3小时，再在800℃温度下保温2小时，最后冷却至室温；熔炼时真空度保持在3.0×10^-1Pa；

(3)将得到的合金体依次进行固溶处理和时效处理，得到铜镍硅铁合金，固溶处理时，固溶温度为600℃，固溶时间为2.5小时，冷却方式为水冷，时效处理时，时效温度为500℃，时效时间为35小时，冷却方式为空冷。

实施例2：

一种铜镍硅铁合金，由以下重量百分比的成分组成：铜25％、镍18％、硅18％、钛0.10％、碳≤0.05％、磷≤0.05％、硫≤0.05％、余量为铁。

制备方法：

(1)按上述重量百分比称取铜棒、镍粉、硅粉、铁粉、钛粉，将镍粉、硅粉、铁粉、钛粉混料4小时得到合金粉末；