[发明专利]一种铁锰铝碳合金结构钢的制备方法

权利要求书

1.一种铁锰铝碳合金结构钢的制备方法，其特征在于：

使用的化学物质材料为：铁、铝、锰、石墨、无水乙醇、氩气，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位

制备方法如下：

(1)熔炼铁锰铝碳合金结构钢

铁锰铝碳合金结构钢的熔炼是在真空熔炼炉内进行的，是在中频感应加热、氩气保护下完成的；

①清理真空熔炼炉的熔炼坩埚，并用无水乙醇清洗，使其洁净；

②将铁块23500g±1g、铝块3520g±1g、锰块12000g±1g置于熔炼坩埚内，密闭真空熔炼炉，抽取炉内空气，使炉内压强达1Pa；

③向真空熔炼炉内输入氩气，氩气输入速度200cm³/min，使炉内压强恒定在1个大气压；

④开启中频感应加热器，加热温度1400℃±1℃，使铁块、铝块、锰块熔化，熔炼时间40min，成熔液；

⑤打开真空熔炼炉加料口，向熔炼坩埚内加入石墨390g±1g，边加料边搅拌，使石墨与熔液混合均匀，继续熔炼30min，成合金熔液；

在熔炼过程中，将发生合金化反应，反应方程如下：

式中：FeMnAlC为铁锰铝碳合金结构钢；

⑥浇铸，停止输氩气，打开熔炼炉，将溶液对准预制的模具进行浇铸，浇满为止；

⑦浇铸后，将模具及铸件埋入细砂中，冷却至25℃；

⑧开模，取出铸件；

(2)锻造

将铸造的钢锭置于加热炉加热，加热温度1100℃，然后在锻造机上用锻模进行锻造，锻造后得40mm×90mm×300mm的方坯6块；锻造后在空气中冷却至25℃；

(3)热轧

锻造后，将方坯置于加热炉中加热，加热温度1100℃，然后在热轧机上进行热轧制，热轧道次10道次；

热轧后成合金板6块；

(4)退火、打磨

热轧后，将合金板置于退火炉内退火，退火温度1000℃，退火时间10h；

退火后用砂纸打磨，除去合金板表面氧化层；

(5)冷轧

将6块合金板分别置于冷轧机上冷轧，第一阶段冷轧10道次，第二阶段冷轧5道次，得厚度为1.5mm的冷轧板6块；

(6)回火热处理

将冷轧板置于热处理炉内，进行回火处理，回火温度800℃，回火时间10min；

回火后将冷轧板置于25℃的水冷箱内，冷却至25℃；

(7)清洗

将回火后的合金板用无水乙醇清洗，清洗后晾干；

(8)检测、分析、表征

对制备的铁锰铝碳合金结构钢的形貌、力学性能进行检测、分析、表征；

用扫描电子显微镜进行显微组织分析；

用X射线衍射仪进行成分分析；

用拉伸试验机进行力学性能分析；

结论：制备的铁锰铝碳合金结构钢硬度达295HV，屈服强度达620MPa，抗拉强度达863MPa，伸长率达43.6％，钢密度为6.61g/cm³。

2.根据权利要求1所述的一种铁锰铝碳合金结构钢的制备方法，其特征在于：真空熔炼炉(1)呈立式，真空熔炼炉(1)的下部为炉座(2)；真空熔炼炉(1)的内部为炉腔(3)，炉腔(3)的内底部设有工作台(4)，在工作台(4)上设有熔炼坩埚(5)，熔炼坩埚(5)的外壁上设有中频感应加热器(6)，熔炼坩埚(5)内为合金熔液(7)，在真空熔炼炉(1)的右上部设有出气管阀(8)；在真空熔炼炉(1)的右下部设有真空泵(11)，真空泵(11)上部设有真空管(12)，真空管(12)与炉腔(3)连通；在真空熔炼炉(1)的左部设有氩气瓶(13)，氩气瓶(13)上部设有氩气阀(14)、氩气管(15)，并向炉腔(3)内输入氩气(16)；在真空熔炼炉(1)上部中间位置设有搅拌器(9)、加料斗(10)，并伸入熔炼坩埚(5)内；在炉座(2)上设有显示屏(17)、指示灯(18)、电源开关(19)、加热温度控制器(20)、真空泵控制器(21)、搅拌器控制器(22)；炉座(2)与真空泵(11)之间设有导线(23)。