[发明专利]一种原位TiC弥散强化420不锈钢

说明书

一种原位TiC弥散强化420不锈钢，用原位铸造法和电渣重熔工艺制备了TiC颗粒弥散强化420不锈钢材料，并用环‑块摩擦磨损试验机测试了油润滑下弥散强化钢的滑动摩擦磨损性能。原位TiC颗粒均匀弥散分布在基体中，颗粒尺寸为l‑5μm，呈四边形或多边形，与基体结合良好且无团聚现象。在420不锈钢中原位合成TiC颗粒后室温强度明显提高；与420基体磨损试验对比可见，TiC弥散强化420不锈钢具有良好的耐磨性。

所属技术领域

本发明涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种原位TiC弥散强化420不锈钢。

背景技术

现代工业的高速发展迫切需要在高温、高速、耐磨损条件下的结构件-如发动机的凸轮轴、挺杆、气门阀座、高速轧机的轧环、导向轮和轧辊等，现有的钢铁材料越来越难以满足需要。颗粒增强钢铁基材料因其所具有的耐高温、耐磨损等性能特征逐渐成为新材料开发研究的热点。

近年来，国内外对制备工艺相对简单，成本低廉的原位TiC颗粒弥散强化钢基材料已开展不少的研究，并取得了研究成果旧。因为原位合成的TiC增强颗粒具有热力学稳定、尺寸细小、分布均匀且与基体界面洁净和结合良好等特点，而钢铁基体的性能也可通过热处理得以进一步改善，TiC颗粒弥散强化钢基材料是一种很有前景的耐磨材料，在工业上有着广泛应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了改善420不锈钢的强度、耐磨性，设计了一种原位TiC弥散强化420不锈钢。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

原位TiC弥散强化420不锈钢的制备原料包括：共配制了2种合金：第一种是基体420不锈钢；第二种是用原位铸造法和电渣重熔工艺制备了5vol%的TiC(体积分数)弥散强化420不锈钢(TiC-420)。以市售420棒材为原料，两种合金的熔炼均在ZG-25型中频真空感应炉中进行，原位TiC颗粒通过预制块在钢熔体中的反应生成，这种预制块是将Ti粉和C粉等按一定的比例和特殊的工艺加工而成。

原位TiC弥散强化420不锈钢的制备步骤为：熔炼时首先将420不锈钢棒材随炉熔化，1600℃加入预制块，通过电磁搅拌使之均匀化，保温5min后在树脂砂型中浇注成直径50mm的铸锭，然后对TiC强化钢铸锭进行了电渣重熔处理，所选渣的成份为70%CaF₂和30%Al₂0₃。两种钢的热处理工艺为：1000℃油淬+660℃回火。

原位TiC弥散强化420不锈钢的检测步骤为：磨损试验是在MM2000型磨损试验机上进行-采用的磨擦副为淬火GCRl5，介质为20号机油；用读数显微镜测量磨痕宽度，并计算出磨损体积；合金的显微组织分析和磨损形貌在Olympus BHM金相显微镜和Sirion场发射扫描电镜(SEM)上进行；为鉴别增强体颗粒相的结构，将强化钢中萃取后的颗粒在Y-3型XRD进行分析。

所述的原位TiC弥散强化420不锈钢，运用原位铸造和电渣重熔工艺，可制备出分布均匀，颗粒尺寸1-5μm且与基体结合良好的TiC弥散强化420不锈钢材料。

所述的原位TiC弥散强化420不锈钢，TiC颗粒的加入使420不锈钢的室温强度和硬度有较大提高。

所述的原位TiC弥散强化420不锈钢，420强化钢的耐磨性因TiC颗粒的引入而显著提高，高耐磨性的TiC增强颗粒与基体结合牢固，使强化钢获得优异的耐磨损性能。

本发明的有益效果是：

采用熔体原位合成法和电渣重熔工艺制备了TiC弥散强化420钢基材料。旨在进一步提高420强化钢的综合性能，并拓展其应用范围。TiC弥散强化420不锈钢具有良好的强度、硬度及耐磨性。

具体实施方式

实施案例1：