本发明属于铁基合金,适用于抗腐蚀、抗氧化,尤其适用于抗海水腐蚀的结构材料。 抗腐蚀或抗氧化金属材料,通常采用镍铬不锈钢,但这类材料过于昂贵;1958年,美国J.L Ham和R.E.Cairns发明了一种高强度铁-锰-铝耐热钢,其成分(按重量百分数计):0.76%C,10.2%Al,34.4%Mn;我国出版的《金属学报》VOL20№11984年中报导有铁-锰-铝-铬奥氏体热强钢37 Mn 31 Al 3 Cr 2 MoVNbB和铁-锰-铬奥氏体低温钢。以上铁-锰-铝合金虽然价格比镍铬不锈钢便宜,但仅使用于高温或低温的特殊场合,并且其耐腐蚀性远低于镍铬不锈钢。日本专利昭56-18070的铁-铝合金,虽有抗海水腐蚀能力,但性脆,只能用离心铸造方法制成管材,不能采用锻造或其他压力加工。
本发明的目的是要制造一种铁基合金,即价格低廉,加工方便,在常温或高温条件下均具有较强抗腐蚀、抗氧化能力的高强度结构钢。
本发明提供的合金含有:<0.4%或0.75%~1%C,22~30%Mn,4~10%Al,<0.5%或1~1.5%Si,3~5%Cr,0.02%Re,≤0.030%S,≤0.035%P。优先选择:1%C,25%Mn,5%Al,4%Cr,0.4%或1.0%Si。
本发明合金Mn 25 Al 5 Cr 4 SiRe与常用镍铬奥氏体不锈钢1Cr 18 Ni 9 Ti(18-8)相比,具有以下优点:
1.具有较强的耐腐蚀性,尤其在海水中抗腐蚀和抗空泡腐蚀的性能具有明显的优越性。图1表示在3.4%NaCl水溶液中空泡腐蚀后的表面形貌,其图1a为Mn 25 Al 5 Cr 4 SiRe,图1b为1Cr18Ni9Ti。在本发明之前,从未有人提供或报导过Fe-Mn-Al-Cr合金的极化曲线和空泡腐蚀试验数据。
2.强度高,耐磨损性好。屈服极限(σs)为70公斤/毫米2,比1Cr18Ni9Ti高121%;强度极限(σb)为100公斤/毫米2,比1Cr18Ni9Ti高53%,硬度为HRB99。
3.原材料可采用普遍废钢,常用的普通中、低碳锰铁,工业纯铝和中、高碳铬铁。来源充足,价格低廉,成本仅为18-8镍铬不锈钢的三分之一。
4.比重较轻,为7.36克/立方厘米,而1Cr18Ni9Ti为7.79克/立方厘米。
5.本合金韧性好,延伸率(δ5)为50.2%,冲击韧性(ak)为21公斤-米/平方厘米。可经受锻造或轧制等压力加工。
实施例:
本发明以废钢、普通锰铁(中、低碳锰铁)、工业纯铝和中、高碳铬铁为原材料。合金成分为:1%C,25%Mn,5%Al,4%Cr,0.4%或1%Si,0.02%Re,其余为铁和杂质元素。按此配方在感应炉或电弧炉中熔炼成铸锭。在熔炼前对原材料铝块应去除表面氧化膜,加铝块前,钢液应充分脱氧、排渣。当材料要求高时,可进行电渣重熔。固溶温度为1050℃,保温二小时后空冷或水淬。本发明合金可根据需要进行铸造,或轧制成材,或在1100℃-850℃温度范围内锻造成坯,然后进行机械加工成另件。