[发明专利]一种高硬度无磁轴承用镍基合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高硬度无磁轴承用镍基合金及其制备方法，其中高硬度无磁轴承用镍基合金包括按重量百分比计的如下化学成分：C：≤0.030％、Si≤0.15％、Mn≤0.15％、S≤0.20％、P≤0.20％、Cr：30.0～48.0％、Al：1.0～6.0％、Ti：1.0～3.0％、Fe≤0.50％、N≤0.008％，余量为镍和不可避免地杂质。本发明通过优化合金成分，采用真空感应、真空自耗、锻造和轧制工艺，获得具有稳定的奥氏体组织的高硬度无磁轴承用镍基合金，其力学性能、耐腐蚀性能以及抗磁化性能优于一般的轴承钢，不仅能满足军舰用轴承的使用需求，也为今后我国镍基高温合金多元化发展奠定基础。

技术领域

本发明涉及镍基合金技术领域，更具体地说，涉及一种高硬度无磁轴承用镍基合金及其制备方法。

背景技术

轴承是一种在复杂环境中服役的构件，其复杂环境包括拉压交变应力、剪切应力、冲击应力、高温、低温、磨损以及腐蚀介质等；随着经济和科学技术的快速发展，高端装备制造业对轴承材料的要求越来越高，无磁轴承钢就是其中一种；无磁轴承钢除了具备一般轴承钢所需的高硬度、耐磨性能，还要具备无磁性能。目前军舰用轴承就是采用无磁材料来制作，这是因为舰船长期在海面漂浮受地球磁场影响，一般的轴承钢会被磁化导致磁导率上升，进而影响舰船动力驱动系统的正常运转以及导向系统的灵敏度。一般的轴承钢中Mn和Ni元素含量较少，因此淬火-回火热处理后得到马氏体组织，从而此致钢的磁导率上升，无磁性能消失。传统上无磁轴承多采用铍青铜QBe2.0、1Cr18Ni9Ti不锈钢以及其它的无磁材料来制作；其中铍青铜QBe2.0是含1.9～2.2％Be的铜合金，合金虽然具备无磁性能，但是经过最终热处理后硬度只有HRC37～42；1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢本身也具备无磁性能，其最高硬度只有HRC26；高锰钢虽然也具备无磁性能，常用的高锰钢为Mn13(Mn含量12～14％)，其最高硬度只有HRC29，通过冷作硬化使得奥氏体向马氏体转变提高硬度，但是磁导率也随之提高。

中国专利CN1888116 A提出了一种高硬度高耐磨无磁轴承钢及其制备方法，其成分控制见下表1。该技术采用电弧冶炼+电渣重熔工艺，浇注成钢锭，经过适当的热处理可以获得高耐磨无磁轴承钢；但是该发明所涉及的钢属于高Mn钢，钢中Cr含量较少，在高盐高湿的海洋环境下不具备耐腐蚀性能，因此不适合用于制作军舰用轴承。

中国专利CN1831165 A提出了一种高硬度无磁合金，该合金中含有大量的Ni、Cr元素，经过适当的热处理，合金的硬度、耐蚀性大大提高，抗磁化性能好；但是此合金只采用真空感应冶炼，并未有后续的重熔工艺，钢锭的冶金质量无法与双联冶炼工艺相媲美。

表1专利中合金成分(wt％)