一种高锰高温真空合金的制备方法

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种高锰高温真空合金的制备方法。

背景技术

目前国内成熟的高强、高温、耐磨合金材料以铜锰镍材料为主。其配方原理如下：

铜镍之间彼此可无限固溶，纯铜加镍能显著提高材料的机械性能和物理性能，使得材料的强度、硬度、耐蚀性、热电性、延展性等性能大幅提高，并可降低电阻率温度系数。锰溶于金属材料基体，有固溶强化作用。同时锰可与合金中的碳形成碳化物，既消除了过量碳对材料的不良影响，又起到了弥散强化的作用，还增强了合金材料的润湿性。锰还可增强合金强度、硬度、耐磨性、抗蚀性和弹性，锰亦具有脱氧、脱硫作用，同时还可以调节铜、镍，改善工艺，提高性能，使加工性更好，整体性能更为优秀。

目前工业中开发的多数铜锰镍材料产品中含锰量在30%以下。但在一些高端使用场合，为了达到更高的强度、硬度、更好的耐磨、耐蚀性，就需要对原配方进行改进，例如，增加锰的含量。

申请人在研发过程中发现，当Mn含量进一步提升至40%以上时，合金材料的强度、硬度，耐磨、耐蚀性确实能够达到预期，有着明显改善，但合金材料成材率低，加工难度大，主要体现在以下两个方面：

（1）铸件缩孔增加，缩孔附近往往出现严重的疏松、偏析及氧比物的聚集，这将严重影响材料的性能和质量，并会造成工程构件的过度变形或断裂事故；

（2）材料脆性变强，轧制过程中，合金材料容易碎裂、断裂。

为此，我们提出一种高锰高温真空合金的制备方法。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高锰高温真空合金的制备方法，解决了现有高锰高温真空合金成材率低，加工难度大的技术问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高锰高温真空合金的制备方法，该高锰高温真空合金，按质量百分数计，由以下组分构成，Mn 40-46%，Ni 10-15%，余量为Cu，其特征在于，该制备方法包括以下步骤

S1、按成分配比称取Mn、Ni、Cu三种原料；

S2、将Mn、Ni、Cu三种原料放入高真空钎焊炉中熔炼，熔炼温度为1500℃，真空度高于7.9×10ˉ³Pa，得到合金熔体；

S3、将合金熔体浇铸至模具中，获得厚度为3cm的合金铸件，浇铸前，对模具进行加热，使得模具与合金熔体的温差小于300℃；

S4、将合金铸件车剥去除上下表面各1mm厚度；

S5、将合金铸件开坯轧制到厚度小于1.3mm；

S6、将合金铸件中轧轧制到厚度小于0.8mm；

S7、将合金铸件精轧轧制厚度为0.05mm；

其中，步骤S7中，每道次轧制变形率在20%~25%之间，每道次轧制后，进行退火，退火温度为760℃，保温时间为6小时。

进一步的，熔炼采用氩气保护，退火采用氮气保护。

进一步的，步骤S3、S7后，分别对合金铸件进行清洗。

进一步的，步骤S7后，对合金铸件进行裁剪、冲压至所需规格。

（三）有益效果

本发明提供了一种高锰高温真空合金的制备方法，具备以下有益效果：

1、本发明采用高真空钎焊炉熔炼金属，使得熔体各处温度基本一致，另外，本发明还在浇铸前，对模具进行了主动加热，使得模具和合金熔体的温差小于300℃，即使合金材料在Mn含量大于40%的情况下，也不易发生缩孔和偏析，提高了产品的成材率。

2、本发明的合金材料，Mn含量大于40%，硬度高、脆性强，通过对中轧、精轧过程中每道次轧制变形率进行精准控制，合金材料轧制不易碎裂、断裂，同时，在每道次轧制后，进行退火，降低材料残余应力，减少变形与裂纹倾向。

3、本发明通过上述两点的综合作用，使得合金材料的成材率达到45%以上。

4、本发明制备的高锰高温真空合金具有很好性能，具体如下，

（1）产品含氧量：≤35ppm；

（2）钎焊缝漏率：≤5×10

（3）抗拉强度：≥700 M Pa；

（4）布氏硬度：≥350 HBS；

（5）融化温度：1050℃-1130℃；

（6）延伸率：≥13 %。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种高锰高温真空合金的制备方法，该高锰高温真空合金，按质量百分数计，由以下组分构成，Mn 44%，Ni 15%，余量为Cu，该制备方法包括以下步骤

S1、按成分配比称取Mn、Ni、Cu三种原料，三种原料纯度均为99.9%；

S2、将Mn、Ni、Cu三种原料放入高真空钎焊炉中熔炼，熔炼温度为1500℃，真空度为8.0×10ˉ³Pa，采用氩气保护，得到合金熔体；

S3、将合金熔体浇铸至模具中，获得厚度为3cm的合金铸件，浇铸前，对模具进行加热，模具与合金熔体的温差为300℃；

对合金铸件进行清洗；

S4、将合金铸件车剥去除上下表面各1mm厚度；

S5、将合金铸件开坯轧制到厚度1.2mm；

S6、将合金铸件中轧轧制到厚度0.6mm；

S7、将合金铸件精轧轧制厚度为0.05mm；

其中，步骤S7中，每道次轧制变形率在20%~25%，每道次轧制后，进行退火，退火温度为760℃，保温时间为6小时，采用氮气保护；

S8、对合金铸件进行清洗；

S9、裁剪，带材宽度为50mm；

S10、冲压，根据需求使用不同冲压模具冲压成各种规格。

该工艺生产过程中所获铸件未见缩孔和偏析，材料成材率达到45%。

本实施例制备的高锰高温真空合金具有很好性能，具体如下，

（1）产品含氧量：33ppm；

（2）钎焊缝漏率：4×10

（3）抗拉强度：720M Pa；

（4）布氏硬度：360 HBS；

（5）融化温度：1090℃；

（6）延伸率：13.5 %。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。