一種高性能彈性合金材料及其製備方法與流程

2023-07-02 14:16:16

本發明涉及金屬材料
技術領域：
，特別是指一種高性能彈性合金材料及其製備方法。
背景技術：
：高性能彈性銅合金是指在就有優良的彈性的同時又兼顧高的強度、導電導熱性能和優異高溫性能的合金。隨著人民生活水平日益提高、現代工業發展和國防建設的需要，高性能銅合金材料應用範圍日益廣泛，需求量持續增加。高性能銅合金材料具有強度高、彈性好、耐疲勞、彈性滯後小、耐腐蝕等優良特性，被廣泛應用於電子、宇航、儀器、儀表及自動控制行業中，用於製造各種彈性簧片、電觸點、點焊極點、防爆工具等，且由於其性能穩定、使用壽命長、而被廣泛用於航空、航天、兵器、船舶、雷達系統等重要軍工部門中的特殊部件，主要為電接觸元器件、接插元器件及繼電器器件等。在計算機、高檔家用電器、防爆工具、化工、煤炭等行業中也有其巨大的潛在市場。技術實現要素：本發明的目的是提供一種高性能彈性合金材料及其製備方法，其特點為不受磁場幹擾，有較高的耐腐蝕性，而且可加工性、強度特性強。為了實現上述目的，本發明採用了以下的技術方案：一種高性能彈性合金材料，所述合金材料的各組成按重量百分比含量為c0.07～0.12％、si0～0.5％、mn1.8～2.2％、s0～0.010％、p0～0.010％、co39～41％、cr19～21％、ni15～17％、mo6.4～7.4％、fe12.76～16.73％。製備高性能彈性合金材料的方法，包括以下步驟：1)配料：選取純度≥99.9％的的c、si、mn、co、cr、ni、mo、fe，將上述材料按照重量百分比含量配料，各組分含量為c0.07～0.12％、si0～0.5％、mn1.8～2.2％、co39～41％、cr19～21％、ni15～17％、mo6.4～7.4％、fe12.76～16.73％；2)真空熔煉：將原料為ni板、金屬cr、co、工業純fe按照配比一次性配料完成，經烘烤後裝入中頻熔煉爐；待材料熔化70％後加大功率高速熔化，當全熔後待達到精煉溫度1600℃後進入精煉期，精煉保持15分鐘，全程持續抽真空，在料盅內分格放入c、si、mn、mo大功率攪拌一分鐘出爐子，澆注鋼錠；3)電渣爐二次熔煉：用螢石與二氧化鈦製備引弧劑，用caf2、al2o3製作重熔電渣系；裝爐、弧造渣、冶煉、補縮、冷卻，製成鋼錠坯；在電渣過程中採用續加鋁粉的方法，加渣時勺不允許和結晶器、電極棒同時接觸或渣勺亂搗結晶器上渣料，引弧電流為500～1500a，渣全熔後正常冶煉，控制電流2500～3000a，電壓38～41v，使鋼錠熔化，直到結晶器裝滿為止，冶煉補縮、冷卻脫錠空冷；4)鍛造：①預熱：鋼錠坯由室溫加熱到850℃，預熱30分鐘；②升溫：升溫到1160～1180℃翻錠坯，時間30～35分鐘；③保溫：達到鍛造溫度1180℃時進行保溫，保溫≥20分鐘，始鍛溫度為1180℃，終鍛溫度為950℃；④鍛制：採用二輕一重，二均勻操作法製成鋼錠；5)熱軋成型：將上述鍛制後的材料裝入退火爐，剛裝入時的溫度≤850℃，升溫時間≥40分鐘，加熱溫度到1180～1200℃，保溫時間≥20分鐘，開始熱軋，始軋溫度≥1160℃，終軋溫度≥850℃；6)冷軋：軋制到一個規格進行酸洗檢查，表面缺陷深度不超0.5mm；7)熱處理：將冷軋後的帶材平鋪在鐘罩式氫氣保護光亮退火爐中間的料架上，進行熱處理，入爐溫度≤300℃，加熱溫度為1030℃，保溫時間1h後空冷，出料。其中，步驟4)中所述的鍛制是鍛打開始以較小的變形量進行輕擊，等塑性提高後酌情重擊，臨近終鍛溫度時再輕擊，變形要求均勻，避免在同一位置反覆撞擊，每次送進量應小於鑽寬，每次送進量應大於壓下量，避免產生折迭，鋼錠鍛打時，先鍛小頭，小頭鍛打尺寸合格，再倒過來鍛制大頭。其中，步驟4)中所述二輕一重，二均勻操作法中的二輕一重是指鍛造開始時(1050℃以上範圍)輕打，錘擊力度要小，在中間溫度段(950～1050℃)之間重打，以保證擊碎碳化物，950℃以下再度輕打，以防止開裂；所謂的二均勻是指變形均勻、溫度均勻。本發明的有益效果在於：此種彈性合金的生產工藝能夠滿足用戶訂製的高標準，根據用戶的需求調整各成分比例，以及改變工藝，使得本發明生產的彈性合金在耐腐、抗磁、尤其是彈性方面高於以往所有彈性合金。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明的工藝流程圖。具體實施方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。如表1所示的一種高性能彈性合金材料，所述合金材料的各組成按重量百分比含量為c0.07～0.12％、si0～0.5％、mn1.8～2.2％、s0～0.010％、p0～0.010％、co39～41％、cr19～21％、ni15～17％、mo6.4～7.4％、fe12.76～16.73％。表1高性能彈性合金材料的組分csimnspcocrnimofe0.07～0.12≤0.51.8～2.2≤0.010≤0.01039～4119～2115～176.4～7.412.76-16.73製備所述的高性能彈性合金材料的方法，包括以下步驟：1)配料：選取純度≥99.9％的的c、si、mn、co、cr、ni、mo、fe，將上述材料按照重量百分比含量配料，各組分含量為c0.07～0.12％、si0～0.5％、mn1.8～2.2％、co39～41％、cr19～21％、ni15～17％、mo6.4～7.4％、fe12.76～16.73％；2)真空熔煉：將原料為ni板、金屬cr、co、工業純fe按照配比一次性配料完成，經烘烤後裝入中頻熔煉爐；待材料熔化70％後加大功率高速熔化，當全熔後待達到精煉溫度1600℃後進入精煉期，精煉保持15分鐘，全程持續抽真空，在料盅內分格放入c、si、mn、mo大功率攪拌一分鐘出爐子，澆注鋼錠；3)電渣爐二次熔煉：用螢石與二氧化鈦製備引弧劑，用caf2、al2o3製作重熔電渣系；裝爐、弧造渣、冶煉、補縮、冷卻，製成鋼錠坯；在電渣過程中採用續加鋁粉的方法，加渣時勺不允許和結晶器、電極棒同時接觸或渣勺亂搗結晶器上渣料，引弧電流為500～1500a，渣全熔後正常冶煉，控制電流2500～3000a，電壓38～41v，使鋼錠熔化，直到結晶器裝滿為止，冶煉補縮、冷卻脫錠空冷；4)鍛造：①預熱：鋼錠坯由室溫加熱到850℃，預熱30分鐘；②升溫：升溫到1160～1180℃翻錠坯，時間30～35分鐘；③保溫：達到鍛造溫度1180℃時進行保溫，保溫≥20分鐘，始鍛溫度為1180℃，終鍛溫度為950℃；④鍛制：採用二輕一重，二均勻操作法製成鋼錠；5)熱軋成型：將上述鍛制後的材料裝入退火爐，剛裝入時的溫度≤850℃，升溫時間≥40分鐘，加熱溫度到1180～1200℃，保溫時間≥20分鐘，開始熱軋，始軋溫度≥1160℃，終軋溫度≥850℃；6)冷軋：軋制到一個規格進行酸洗檢查，表面缺陷深度不超0.5mm。7)熱處理：將冷軋後的帶材平鋪在鐘罩式氫氣保護光亮退火爐中間的料架上，進行熱處理，入爐溫度≤300℃，加熱溫度為1030℃，保溫時間1h後空冷，出料。步驟4)中所述的鍛制是鍛打開始以較小的變形量進行輕擊，等塑性提高後酌情重擊，臨近終鍛溫度時再輕擊，變形要求均勻，避免在同一位置反覆撞擊，每次送進量應小於鑽寬，每次送進量應大於壓下量，避免產生折迭，鋼錠鍛打時，先鍛小頭，小頭鍛打尺寸合格，再倒過來鍛制大頭。鍛造時不會產生氣孔，裂紋，碎裂。步驟4)中所述二輕一重，二均勻操作法中的二輕一重是指鍛造開始時(1050℃以上範圍)輕打，錘擊力度要小，在中間溫度段(950～1050℃)之間重打，以保證擊碎碳化物，950℃以下再度輕打，以防止開裂；所謂的二均勻是指變形均勻、溫度均勻。實施例1選取所述合金材料的各組成按重量百分比含量為c0.1％、si0.3％、mn2％、co40％、cr20％、ni15％、mo7％、fe15.39％。1)配料：選取純度≥99.9％的的c、si、mn、co、cr、ni、mo、fe，將上述材料按照重量百分比含量配料；2)真空熔煉：將原料為ni板、金屬cr、co、工業純fe按照配比一次性配料完成，經烘烤後裝入中頻熔煉爐；待材料熔化70％後加大功率高速熔化，當全熔後待達到精煉溫度1600℃後進入精煉期，精煉保持15分鐘，全程持續抽真空，在料盅內分格放入c、si、mn、mo大功率攪拌一分鐘出爐子，澆注鋼錠；3)電渣爐二次熔煉：用螢石與二氧化鈦製備引弧劑，用caf2、al2o3製作重熔電渣系；裝爐、弧造渣、冶煉、補縮、冷卻，製成鋼錠坯；在電渣過程中採用續加鋁粉的方法，加渣時勺不允許和結晶器、電極棒同時接觸或渣勺亂搗結晶器上渣料，引弧電流為600a，渣全熔後正常冶煉，控制電流2500a，電壓38v，使鋼錠熔化，直到結晶器裝滿為止，冶煉補縮、冷卻脫錠空冷；4)鍛造：①預熱：鋼錠坯由室溫加熱到850℃，預熱30分鐘；②升溫：升溫到1170℃翻錠坯，時間30分鐘；③保溫：達到鍛造溫度1180℃時進行保溫，保溫30分鐘，始鍛溫度為1180℃，終鍛溫度為950℃；④鍛制：採用二輕一重，二均勻操作法製成鋼錠；5)熱軋成型：將上述鍛制後的材料裝入退火爐，剛裝入時的溫度為800℃，升溫時間50分鐘，加熱溫度到1200℃，保溫時間30分鐘，開始熱軋，始軋溫度1180℃，終軋溫度860℃；6)冷軋：軋制到一個規格進行酸洗檢查，要求表面缺陷深度不超0.5mm；7)熱處理：將冷軋後的帶材平鋪在鐘罩式氫氣保護光亮退火爐中間的料架上，進行熱處理，入爐溫度290℃，加熱溫度為1030℃，保溫時間1h後空冷，出料。實施例2選取所述合金材料的各組成按重量百分比含量為c0.12％、si0.5％、mn1.8％、co41％、cr19％、ni17％、mo6.5％、fe14.08％。1)配料：選取純度≥99.9％的的c、si、mn、co、cr、ni、mo、fe，將上述材料按照重量百分比含量配料；2)真空熔煉：將原料為ni板、金屬cr、co、工業純fe按照配比一次性配料完成，經烘烤後裝入中頻熔煉爐；待材料熔化70％後加大功率高速熔化，當全熔後待達到精煉溫度1600℃後進入精煉期，精煉保持15分鐘，全程持續抽真空，在料盅內分格放入c、si、mn、mo大功率攪拌一分鐘出爐子，澆注鋼錠；3)電渣爐二次熔煉：用螢石與二氧化鈦製備引弧劑，用caf2、al2o3製作重熔電渣系；裝爐、弧造渣、冶煉、補縮、冷卻，製成鋼錠坯；在電渣過程中採用續加鋁粉的方法，加渣時勺不允許和結晶器、電極棒同時接觸或渣勺亂搗結晶器上渣料，引弧電流為1000a，渣全熔後正常冶煉，控制電流3000a，電壓41v，使鋼錠熔化，直到結晶器裝滿為止，冶煉補縮、冷卻脫錠空冷；4)鍛造：①預熱：鋼錠坯由室溫加熱到850℃，預熱30分鐘；②升溫：升溫到1180℃翻錠坯，時間35分鐘；③保溫：達到鍛造溫度1180℃時進行保溫，保溫30分鐘，始鍛溫度為1180℃，終鍛溫度為950℃；④鍛制：採用二輕一重，二均勻操作法製成鋼錠；5)熱軋成型：將上述鍛制後的材料裝入退火爐，剛裝入時的溫度為830℃，升溫時間60分鐘，加熱溫度到1180℃，保溫時間30分鐘，開始熱軋，始軋溫度1190℃，終軋溫度880℃；6)冷軋：軋制到一個規格進行酸洗檢查，要求表面缺陷深度不超0.5mm；7)熱處理：將冷軋後的帶材平鋪在鐘罩式氫氣保護光亮退火爐中間的料架上，進行熱處理，入爐溫度300℃，加熱溫度為1030℃，保溫時間1h後空冷，出料。在電炸爐二次熔煉之後鍛造之前要檢測鋼錠坯是否達到成分標準，達不到就不往後繼續生產了。在配料時不加入s，p等小於0.01％的原料，因為原料本身不能保證100％的純度，所以其它各種原材料自身會殘留下來少量的s、p，在化驗的時候會顯示出來。熱處理以後從外觀檢查合格的材料任意部位上切取少量帶材，並保持原表面無損傷，式樣長度一般選取為250～300mm，由寬帶材上取樣時候，式樣的邊緣必須留有足夠的加工餘量，試樣稜邊應去除毛刺，側面應磨光，必要時試樣可矯平，或以平穩壓力壓平。再次檢驗帶材的各組分值。最後從成品材料切取試樣測試其力學性能、彎曲性能，詳細參數如下：力學性能彎曲性能由此可看出此彈性合金具有非常好的力學性能和彎曲功能表現。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁12