[发明专利]一种耐熔融铝锌液腐蚀合金材料及其铸造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及高温耐腐蚀及耐磨领域，具体为一种耐熔融铝锌液腐 蚀合金材料及其铸造工艺。

背景技术

连续热镀铝锌薄板生产线中的沉没辊及稳定辊浸于近620～ 650℃的熔融铝锌液中，受到活性很强的铝锌液的腐蚀和渗透，使辊 面产生锌渣、点蚀和渗透，同时带钢带动沉没辊运动的速度高达 30-35m/s,铝锌液和钢带对沉没辊表面有较强的高温磨损作用。目前 市场上生产的沉没辊、稳定辊、大都选用高铬镍合金钢316L、317L， 国外的材质也基本都是在316L、317L的基础上进行延伸，产品耐高 温腐蚀、耐高温磨损性能一直没有较大突破，加上高铬镍合金成本高、 使用周期短，频繁更换造成了生产企业的成本二次增加。

因此，沉没辊的材料设计需关注高温强度、耐磨性和高温耐铝锌 腐蚀性，获得耐高温腐蚀、耐高温磨损性大大提高的合金材料将会是 该领域的突破性进展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中沉没辊、稳定辊都选 用高铬镍合金钢316L或者317L，而这些材料的耐高温腐蚀、耐高温 磨损性能一直没有较大突破，加上高铬镍合金成本高、使用周期短， 频繁更换造成了生产企业的成本二次增加的缺陷，提供一种耐熔融铝 锌液腐蚀合金材料。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种耐铝锌液腐蚀合金材料，含有以下重量配比的各组分C： 0.40％～0.60％、Cr:9％～11％、Si:2％～2.5％、Mo:0.7％～1.0％、W:0.7％～ 3％、Ti:0.05％～0.2％、稀土:0.05％～0.2％，余量为铁和不可避免的 杂质。

沉没辊、稳定辊工作环境为接近620～650℃的高温铝锌液，其 主要失效形式为高温腐蚀和磨损，由于辊面所受载荷有限，腐蚀问题 显得更为重要。其中腐蚀来源于Zn、Fe在高温下的互溶、扩散反应， 而316L等奥氏体型不锈钢通过加入大量的Cr、Ni等元素形成单相奥 氏体组织的抗腐蚀机理在此是不适用的，而且由于超低的含碳量，合 金的硬度、耐磨性明显偏低，无法得到高耐磨蚀性能。且其中Ni含 量达到14％，占合金成本的一半以上，明显提高了成本，造成了资源 的浪费。

本发明的耐铝锌液腐蚀合金材料配方中的Cr、Si有强烈提高淬 透性作用，保证铸后合金为马氏体组织，同时提高回火稳定性及热疲 劳抗力作用，Cr、Si、Mo、W、Ti可明显提高临界温度，Mo、W可显 著提高回火稳定性和减少回火脆性，Ti可细化组织、提高硬度，部 分C会与合金中W、Ti、Cr等形成一定量的合金碳化物提高硬度和红 硬性。Si、Mo、W、Ti及Re等元素进入阻挡层，除可增加阻挡层的 硬度和耐磨蚀外，还可明显增加Zn在其中的扩散系数，强烈阻止Zn 的扩散，抑制腐蚀。经熔炼、铸造和热处理后，可获得保持有明显马 氏体针遗迹的细小索氏体组织，其间有一定量细小弥散WC、TiC和 Cr23C6等合金碳化物，具有高的回火稳定性和高温强硬度。微量稀 土、Ti等微合金化元素对阻挡层的细化、增韧作用明显，可使阻挡 层致密、完整、不碎裂。

进一步的，该耐铝锌液腐蚀合金材料，含有以下重量百分比的各 组分C：0.40％～0.50％、Cr9％～11％、Si2％～2.5％、Mo0.7％～1.0％、 W0.7％～1.2％、Ti0.05％～0.2％、0.05％～0.2％，余量为铁和不可避 免的杂质。

进一步的，该耐铝锌液腐蚀合金材料，含有以下重量百分比的各 组分C：0.50％～0.60％、Cr9％～11％、Si2％～2.5％、Mo0.7％～1.0％、 W2％～3％、Ti0.05％～0.2％、稀土0.05％～0.2％，余量为铁和不可 避免的杂质。

该配方的耐熔融铝锌液腐蚀合金材料的抗拉强度≥820MPa,表面 硬度≥280HB，延伸率≥18％，在620℃高温时，抗拉强度≥620MPa, 延伸率≥21％。

该耐熔融铝锌液腐蚀合金材料的铸造工艺，包括以下几个步骤：

1)、按照配方称取原料；

2)、将模具退火至360℃；

3)、将铬铁、碳棒、纯钨加入熔炉内熔炼，熔炼温度≤760℃；

4)、待炉料熔化后加入铁，熔炼温度为1550℃～1580℃，待铁 熔化后，停炉造渣；