本发明专利技术涉及一种镁合金熔体定量输送系统用新型热作合金钢，其特征在于合金按重量百分比由以下成分组成：碳、锰、硅、铬、钼、钴、钨、铝、氮、稀土，余量为铁，Ｃ：０．１８－０．３０％、Ｍｎ：０．２－１．０％、Ｓｉ：０．３－１．０％、Ｃｒ：１０．０－１８．０％、Ｍｏ：６．０－８．５％、Ｃｏ：９．０－１１．０％、Ｗ：３．０－５．０％、Ａｌ：０．８－１．５％、ＲＥ：０．５－０．６％、Ｎ：３－５ｐｐｍ、Ｐ：０．０３－０．１０％、Ｓ：０．０３－０．１０％，其余为Ｆｅ和不可避免的微量杂质。其通过稀土、铝、氮等元素的微合金化，显著改善了材料的高温强度、耐磨性、耐高温腐蚀性能，其生产可以采用工频感应炉在空气中进行熔炼，用于制造镁合金熔体定量输送系统用零部件，如镁合金热室机的料壶，镁合金自动浇注炉用的泵筒和叶片等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种镁合金熔体定量输送系统用新型热作合金钢，主要用于制造镁合 金熔体定量输送系统用零部件。
技术介绍
在镁合金热室压铸机中，压射装置(俗称打料部分)是其关键部件，也是易损部 件。该部件长时间浸泡在680-700°C的镁熔体中，依靠锤头在料壶中往复运动将镁合金液吸 入压室并压射到压铸模中。特殊的工作环境对材料的耐磨性、热稳定性和耐蚀性提出了很 高的要求。目前世界各国主要选用德国研制的一种能满足工作条件的热作模具钢，成分为高 钴和高Cr合金钢。然而由于该合金钢的合金元素含量较高，对熔炼要求较高，在国外为高 频真空感应熔炼，合金的熔炼成本相当高，而且由于镁合金热室机用的料壶重量较大，一般 在200-300kg之间(包括浇注系统和冒口)，国内能够满足这样浇注重量的真空熔炼设备较 少。目前国内镁合金行业正在蓬勃发展，镁合金定量给液部件用热作材料目前均依靠进口 ； 同时，由于以上配套部件均为易耗件，导致相关设备使用厂家的后期维护费用高昂。尽快开 展镁合金用热作件材料的研究，促进镁合金压铸机用热作钢的国产化，可为国内的镁合金 压铸设备及其设备使用厂家提供合格的、低成本的配套热作件，对于我国压铸镁合金业的 发展具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种镁合金熔体定量输送系统用新型热作合金钢，其可用 于制造制备镁合金过程中的工具和零部件，如镁合金热室机的料壶，镁合金自动浇注炉用 的泵筒和叶片；并可以采用工频感应炉在空气中进行熔炼。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的镁合金熔体定量输送系统用 新型热作合金钢，其特征在于合金按重量百分比由以下成分组成碳、锰、硅、铬、钼、钴、钨、 铝、氮、稀土，余量为铁，Mn 0. 2-1. 0% Cr 10. 0-18. 0% Co 9. 0-11. 0% Al 0. 8-1. 5% N:3_5ppmC 0. 18-0. 30%Si :0. 3-1. 0%Mo 6. 0-8. 5%W 3. 0-5. 0%RE :0. 5-0. 6%P :0. 03-0. 10% S :0. 03-0. 10%其余为Fe和不可避免的微量杂质。所述的耐热耐磨合金钢材料成分中的RE为镧镨铈混合稀土，其中含量为(30% La-55%Ce-15% Pr)。所述的耐热耐磨合金钢材料成分中的N为熔炼过程中采用中氮铬铁带入熔体中。本专利技术的积极效果是通过稀土、铝、氮等元素的微合金化，显著改善了材料的高温 强度、耐磨性、耐高温腐蚀性能，其生产可以采用工频感应炉在空气中进行熔炼，耐热耐磨 合金钢合金元素化学成分的设计及含量范围的设定依据如下(1)碳(C)固溶强化和析出强化是高温热作钢的主要强化途径。为了获得较好 的高温强度，耐热钢中通常添加大量的钴、铬、钨、钼等合金元素，因为这些元素可以固溶在 基体中，使晶格产生畸变，所形成的弹性应变场对位错运动有阻碍作用，即产生固溶强化作 用；它们还可以形成碳化物或金属间化合物等析出相颗粒，这些颗粒相成为位错运动的固 定障碍物，即产生析出强化作用。碳的加入主要是与这些合金元素形成碳化物，在高温使用 条件下形成析出相，从而提高热作钢的高温使用强度和稳定性能，根据所添加合金元素的 数量和种类，本专利技术将含碳量控制在0. 18-0. 30%。(2)锰(Mn)锰具有固溶强化的作用，可分别溶于基体组织及碳化物内，既可强化 基体，又可增加碳化物的弥散度和稳定性，对提高合金钢的耐磨性有良好作用。因此，在合 金钢中可加入适当锰，本专利技术中将含量控制在0. 21. 0%。(3)硅(Si)可使合金钢的抗氧化性能提高。一方面，在高温下，可在合金钢表面 形成一层SiO2薄膜，降低合金钢的氧化倾向；另一方面，与铬元素一起，可形成硅酸层或硅 酸铁层，显著提高合金钢的抗高温氧化、硫化性能。但过高的硅含量，将降低韧性、增加脆 性。本专利技术将硅含量控制在0.3-1.0%。(4)铬(Cr)铬是影响合金钢抗氧化性能和耐磨性能的主要元素，可与碳形成显 微硬度较高的Cr7C3型或者Cr23C6型碳化物。此外，铬还可在合金钢表面形成一层致密的 Cr2O3氧化膜，起到钝化作用，可增强合金钢的抗腐蚀性能和抗高温氧化的性能。本专利技术将 铬含量控制在10. 0-18.0%。(5)钼(Mo)钼的主要作用是使组织均勻、细化，提高合金钢的热强性和耐磨性。 当含钼量低于时，合金钢的耐热耐磨性不能满足要求；但含钼量较高时，将使合金钢的 成本提高，因此，含钼量选择在6. 0-8. 5%。(6)钴(Co)钴的主要作用是提高合金钢的热稳定性，是提高合金钢高温稳定性 的关键性元素。在热作钢中钴的主要作用是固溶于铁素体基体中，增强α-Fe基体的原子 间结合力，本专利技术中将钴含量设定为9. 0-11. 0%。(7)钨(W)钨的作用主要是提高合金钢的热稳定性，本专利技术中将钨含量设定为 3. 0-5. 0%。(8)铝(Al)铝的作用有两个方面，一个方面是在熔炼的后阶段用于脱氧，另一个 作用是和Co —起固溶于铁素体基体中，提高α -Fe基体的稳定性能，从而提高合金的热稳 定性能，本专利技术中将钴含量设定为0. 8-1. 5%。(9)稀土(RE)稀土在热作钢的熔炼过程中主要是起到去除夹杂和净化晶界的作 用，可以显著提高合金的熔炼质量，本专利技术中将钴含量设定为0. 5-0. 6%。(10)氮(N)氮是提高在空气中熔炼合金质量的关键元素，本专利技术中氮是采用中 氮铬铁的方式带入熔体中的，本专利技术将氮含量设定为5ppm。(11)磷⑵和硫⑶磷和硫是随炉料或在合金化过程中混入的，是有害元素，应 尽可能降低其含量，本专利技术将其含量控制在0. 03-0. 10%。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的描述实施例1 一种用于制备镁合金料壶的耐热合金，其化学成分(重量百分比)为C 0. 21%, Mn 0. 55%, Si 0. 8%, Cr 16%, Mo 6. 3%, Co 10. 9%, W 3. 0%, Al 1% ；RE 0. 5% ；N :5ppm ；P 0. 10%, S 0. 10%，其余为Fe和不可避免的微量杂质，采用工频感应炉在空气中熔炼。 合金使用原料为纯铁，锰铁(含锰75 % )，硅铁，中氮铬铁，钼铁，钴板，钨铁，铝 板，镧镨铈混合稀土，含量为(30%La-55%Ce-15%Pr) ；N为熔炼过程中采用中氮铬铁带 入熔体中。合金熔炼顺序为首先加入纯铁开始熔炼，待熔化时依次加入锰铁(含锰75% )， 硅铁，中氮铬铁，钼铁和钨铁，最后加入钴板；合金静止并保温，用覆盖剂覆盖合金熔体表 面，检测合金成分并调整合金成分，最后加入铝和稀土，然后出炉浇注，浇注温度1700°C。经热处理后上述合金的力学性能为HRC > = 45，ak > = 25J/cm2高温机械性能600°C时，οb > = 700MPa，σ 0 2 >= 500MPa，δ >= 20%, Ψ > =60% ；700°C时，σ b >= 480MPa, σ 0 2 >= 350MPa, δ >= 20%, Ψ >= 70%。实施例2 一种用于制备镁合金自动浇注炉用的泵筒，其化学成分(重量百分比)为C: 0. 18%, Mn 本文档来自技高网...
【技术保护点】
镁合金熔体定量输送系统用新型热作合金钢，其特征在于合金按重量百分比由以下成分组成：碳、锰、硅、铬、钼、钴、钨、铝、氮、稀土，余量为铁，Ｃ：０．１８－０．３０％、Ｍｎ：０．２－１．０％、Ｓｉ：０．３－１．０％、Ｃｒ：１０．０－１８．０％、Ｍｏ：６．０－８．５％、Ｃｏ：９．０－１１．０％、Ｗ：３．０－５．０％、Ａｌ：０．８－１．５％、ＲＥ：０．５－０．６％、Ｎ：３－５ｐｐｍ、Ｐ：０．０３－０．１０％、Ｓ：０．０３－０．１０％，其余为Ｆｅ和不可避免的微量杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：崔晓鹏，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]
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