[发明专利]一种Al增韧高硬度合金及其铸造与热处理方法

权利要求书

1.一种Al增韧高硬度合金，其特征在于：各元素的质量百分含量为Cr：9.0~13.0，B：2.6~2.9，C：0.7~0.9，Al：0.6～1.5%，Nb：0.4~0.8，V：0.4~0.8，Mn小于0.3， Si的含量小于0.07，S、P：≤0.01，余量为Fe，其中C、B的总质量百分含量为：3.3~3.6；C/Cr质量比：0.06~0.08；Nb、V的总质量百分含量为0.5~1.0；Al增韧高硬度合金的铸造与热处理方法，包括以下步骤：

(1) 熔炼与浇铸工艺；

按照成分要求配比称量好相应原材料后，采用感应炉或真空感应炉来熔炼制备合金：首先将铬铁、金属铬、硼铁、铌铁、钒铁和纯铁熔化，熔化温度1500～1600℃，使得纯铁和金属铬充分熔化；然后降低电炉功率，将熔体温度降至1300～1350℃后，用配料总量0.1～0.15%的纯铝脱氧；继续保温5～10分钟，待熔体温度为1280～1320℃时，加入称量好的纯铝；待完全熔化后，迅速浇铸合金，浇铸温度范围为1250～1300℃；

(2) 铸造后快冷或缓冷和热处理

对于小型和形状简单铸件，铸造后采取快冷，获得具有高硬度的非平衡组织，后续不采取热处理，其工艺为：

从凝固温度到600℃之间的冷却速度不低于60℃/分钟，并在600~800℃之间解除模具的约束，通过水冷、铁模、模具中放置冷铁实现快速冷却；

后续采用低于600℃的去应力退火工艺，以及必要的形状、尺寸精度和光洁度需要的机加工处理；

对于大型和形状复杂铸件，铸造后需要采取缓冷和热处理，其工艺为：

采用普通砂型模铸造、熔模铸造、消失模铸造、陶瓷型铸造或离心铸造慢冷却的铸造方式铸造，铸造完后随模具冷却，开模温度要低于200℃，随后自然冷却，以避免发生热应力开裂；

热处理时需要重新加热，将铸件放入到箱式炉加热，随炉升温，升温速率按照加热炉规程，加热升温速度不超过10℃/min，加热温度为980～1080℃，保温时间为1～4h；

保温结束后，快速将铸件入5～15%的盐水或碱水淬火冷却，冷却过程中应不断搅拌，淬火冷却时间≥30min；

然后在200～250℃回火处理2～4 h,自然冷却。

2.如权利要求1所述的Al增韧高硬度合金的铸造与热处理方法，其特征在于包括以下步骤：

(1) 熔炼与浇铸工艺；

按照成分要求配比称量好相应原材料后，采用感应炉或真空感应炉来熔炼制备合金：首先将铬铁、金属铬、硼铁、铌铁、钒铁和纯铁熔化，熔化温度1500～1600℃，使得纯铁和金属铬充分熔化；然后降低电炉功率，将熔体温度降至1300～1350℃后，用配料总量0.1～0.15%的纯铝脱氧；继续保温5～10分钟，待熔体温度为1280～1320℃时，加入称量好的纯铝；待完全熔化后，迅速浇铸合金，浇铸温度范围为1250～1300℃；

(2) 铸造后快冷或缓冷和热处理

对于小型和形状简单铸件，铸造后采取快冷，获得具有高硬度的非平衡组织，后续不采取热处理，其工艺为：

从凝固温度到600℃之间的冷却速度不低于60℃/分钟，并在600~800℃之间解除模具的约束，通过水冷、铁模、模具中放置冷铁实现快速冷却；

后续采用低于600℃的去应力退火工艺，以及必要的形状、尺寸精度和光洁度需要的机加工处理；

对于大型和形状复杂铸件，铸造后需要采取缓冷和热处理，其工艺为：

采用普通砂型模铸造、熔模铸造、消失模铸造、陶瓷型铸造或离心铸造慢冷却的铸造方式铸造，铸造完后随模具冷却，开模温度要低于200℃，随后自然冷却，以避免发生热应力开裂；

热处理时需要重新加热，将铸件放入到箱式炉加热，随炉升温，升温速率按照加热炉规程，加热升温速度不超过10℃/min，加热温度为980～1080℃，保温时间为1～4h；

保温结束后，快速将铸件入5～15%的盐水或碱水淬火冷却，冷却过程中应不断搅拌，淬火冷却时间≥30min；

然后在200～250℃回火处理2～4 h,自然冷却。

3.如权利要求2所述的Al增韧高硬度合金的铸造与热处理方法，其特征在于：所述的铸造完后随模具冷却，从凝固温度到600℃之间铸件表面冷却速度低于3℃/分钟。