本發明涉及合金技術領域，尤其涉及一種具有高抗拉強度的高溫合金。
背景技術：
高溫合金的主要元素有鉻、鈷、鋁、鈦、鎳、鉬、鎢等。常用的高溫合金有鐵基、鎳基和鈷基3種。高溫合金材料牌號為ZG35Cr24Ni7SiN（Re），其含有一定量的鉻等元素，屈服強度ReL≥340MPa，抗拉強度Rm≥ 540MPa，延伸率A ≥ 12%，合金成分比較簡單，成本較低，然而為了進一步提高合金的抗拉強度，本發明采用了向高溫合金材料牌號為ZG35Cr24Ni7SiN（Re）的高溫合金中添加Ti-6Al-4V，使得新得到的合金的抗拉強度更高，合金性能更好。
技術實現要素：
為解決上述問題，本發明公開了一種具有高抗拉強度的高溫合金。
為了達到以上目的，本發明提供如下技術方案：
一種高溫合金的制造工藝，其特征在于：由以下重量份的原料制成：C 0.30～0.40份、Si 1.3～2.0份、Mn 0.8～1.5份、Cr 23.0～25.5份、Ni 7.0～8.5份、Nb≤0.50份、P≤0.04份、S≤0.04份、N 0.2～0.28份、Ti-6Al-4V 25.0～36.5份；
所述一種具有高抗拉強度的高溫合金的制造工藝，其特征在于：具體步驟為：
（1）將C、Si、Mn、Cr、Ni、Nb、P、S、N置于真空感應爐內，將真空感應爐內真空度至1～2Mpa，升溫至1600～1650℃，保持交流電源的工作頻率為10000～14000Hz，并充入惰性氣體，精煉30～50min；隨后加入Ti-6Al-4V ，并升溫至1680～1700℃，并充入惰性氣體，進行攪拌20～30min，直至Ti-6Al-4V全部熔化；最后降溫冷卻至1400～1430℃，出坩堝，澆注成圓棒，并將圓棒表面砂磨精整、備用；
（2）將CaF2、CaO2和Al2O3制成電渣重熔的渣料，并加熱至熔融狀態，倒入結晶器中，并向結晶器的殼體壁內通入低溫冷卻水，然后將步驟（1）中制備的圓棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，并通電起弧，調整重熔電壓至60～70V、電流4000～7000A，同時，保持渣料爐體以圓棒為中心進行旋轉，旋轉速度保持為50～70°/min；圓棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的圓棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的合金錠；
（3）利用超音速微粒轟擊步驟（2）得到的合金錠表面，對合金錠表面進行納米處理，以超音速氣流為載體，控制氣流速度為300～1200m/s，氣體分為兩路，一路攜帶微粒，另一路經過加熱，通過噴嘴高速噴向合金錠的表面，控制噴嘴0.6～1cm/s沿合金錠表面移動，微粒流量10～30g/s，直至合金錠表面全部處理完成；
（4）檢驗步驟（2）得到的合金錠質量，包括合金錠的表面有無明顯結疤、裂紋和渣溝、合金錠補縮端面平滑有無明顯縮孔，以及內部無明顯縮孔、疏松等缺陷，對不合格的重新加工，然后用超聲波無損探傷儀檢測鑄件內部是否有裂痕，如有裂痕則為廢品，檢驗合格的為成品，入庫。
進一步的，所述步驟（1）中的惰性氣體為氬氣。
進一步的，所述步驟（1）中Ti-6Al-4V的組成成分以及各成分的重量份數分別為：Fe ≤0.30份,C ≤0.10份,N ≤0.05份,H ≤0.015份,O ≤0.20份,Al 5.5～6.8份,V 3.5～4.5份、其余為Ti。
進一步的，所述步驟（2）中渣料的組成成分以及各成分的重量份數分別為：CaF2 40～70份、CaO2 10～30份、Al2O3 10～30份。
進一步的，所述步驟（3）中微粒直徑≤50μm。
本發明的一種具有高抗拉強度的高溫合金，首先通過真空感應爐對合理配比的原料進行高低溫精煉，在真空感應爐中的交變電磁場作用下，物料內部產生渦流從而達到加熱或著融化的效果；在這種交變磁場的攪拌作用下，爐中材質的成分和溫度均較均勻；同時在對合金原料加熱或熔煉無氣體產生，以滿足特殊質量的要求。電效率達90%以上，能利用廢爐料，熔煉成本低。真空感應力有加熱速度快、生產效率高、氧化脫炭少、節省材料與鍛模成本特點。并且，真空感應爐的工作環境優越、提高工人勞動環境和公司形象、無污染、低耗能，真空感應加熱爐與燃煤爐相比，工人不會再受炎炎烈日下煤爐的烘烤與煙熏，大大節省人力物力；接著制成自熔電極棒，為后續電渣重熔做準備。
隨后制備電渣重熔的渣料，并加熱至熔融狀態，倒入結晶器中，并向結晶器的殼體壁內通入低溫冷卻水，然后將制備的自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，并通電起弧，同時渣料爐體以圓棒為中心進行旋轉，熔化后的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的合金錠。如此，經電渣重熔的合金，純度高、含硫低、非金屬夾雜物少、合金錠子表面光滑、潔凈均勻致密、金相組織和化學成分均勻。
接著利用超音速微粒轟擊步驟（2）得到的合金錠表面，對合金錠表面進行納米處理，以超音速氣流為載體，氣體分為兩路，一路攜帶微粒，另一路經過加熱，通過噴嘴高速噴向合金錠的表面，噴嘴沿合金錠表面移動，直至合金錠表面全部處理完成。超音速微粒轟擊可以提高合金錠的抗磨性能，由于表面納米化層硬度高，可改善后續沖壓模具的服役期，并可改善合金材料的抗疲勞性，且塑性變形表面納米層伴隨著壓應力，可有效抑制裂紋萌生，內部粗晶組織可減緩其擴展，進一步提高合金的抗拉強度。
最后，檢驗得到的合金錠質量，包括合金錠的表面有無明顯結疤、裂紋和渣溝、合金錠補縮端面平滑有無明顯縮孔，以及內部無明顯縮孔、疏松等缺陷，對不合格的重新加工，然后用超聲波無損探傷儀檢測鑄件內部是否有裂痕，如有裂痕則為廢品，檢驗合格的為成品，入庫，從而保證了高溫合金的質量。
與現有技術相比，本發明的有益效果在于：本發明與傳統的高溫合金制造工藝相比，通過真空感應爐對合理配比的原料進行高低溫精煉，在真空感應爐中的交變電磁場作用下，物料內部產生渦流從而達到加熱或著融化的效果，在這種交變磁場的攪拌作用下，爐中材質的成分和溫度均較均勻，同時在對合金原料加熱或熔煉無氣體產生，以滿足特殊質量的要求；采用電渣重熔工藝，使得經電渣重熔的合金，純度高、含硫低、非金屬夾雜物少、合金錠子表面光滑、潔凈均勻致密、金相組織和化學成分均勻；采用超音速微粒轟擊可以提高合金錠的表面納米化層的硬度，可改善后續沖壓模具的服役期，并可改善合金材料的抗疲勞性，且塑性變形表面納米層伴隨著壓應力，可有效抑制裂紋萌生，內部粗晶組織可減緩其擴展，進一步提高合金的抗拉強度；對合金錠的表面有無明顯結疤、裂紋和渣溝、合金錠補縮端面平滑有無明顯縮孔，以及內部無明顯縮孔、疏松等缺陷進行檢驗，對不合格的重新加工，并用超聲波無損探傷儀檢測鑄件內部是否有裂痕，保證了鑄件的質量，具有良好的市場前景。
具體實施方式
下面結合具體實施方式，進一步闡明本發明，應理解下述具體實施方式僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
實施例1
本實施例所述的一種具有高抗拉強度的高溫合金，由以下重量份的原料制成：C 0.30份、Si 2.0份、Mn 0.8份、Cr 25.5份、Ni 7.0份、Nb 0.40份、P 0.03份、S 0.03份、N 0.28份、Ti-6Al-4V 36.5份；
所述的具有高抗拉強度的高溫合金的生產工藝，具體步驟為：
（1）將C、Si、Mn、Cr、Ni、Nb、P、S、N置于真空感應爐內，將真空感應爐內真空度至1Mpa，升溫至1650℃，保持交流電源的工作頻率為10000Hz，并充入氬氣，進行精煉50min；隨后加入Ti-6Al-4V ，并升溫至1680℃，并充入惰性氣體，進行攪拌30min，直至Ti-6Al-4V全部熔化；最后降溫冷卻至1400℃，出坩堝，澆注成圓棒，并將圓棒表面砂磨精整、備用；
其中，Ti-6Al-4V的組成成分以及各成分的重量份數分別為：Fe 0.29份,C 0.09份,N 0.04份,H 0.014份,O 0.19份,Al 5.5份,V 4.5份、其余為Ti；
（2）將CaF2 40份、CaO2 30份、Al2O3 10份，制成電渣重熔的渣料，并加熱至熔融狀態，倒入結晶器中，并向結晶器的殼體壁內通入低溫冷卻水，然后將步驟（1）中制備的圓棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，并通電起弧，調整重熔電壓至70V、電流4000A，同時，保持渣料爐體以圓棒為中心進行旋轉，旋轉速度保持為70°/min；圓棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的圓棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的合金錠；
（3）利用超音速微粒轟擊步驟（2）得到的合金錠表面，對合金錠表面進行納米處理，以超音速氣流為載體，控制氣流速度為300m/s，氣體分為兩路，一路攜帶微粒，另一路經過加熱，通過噴嘴高速噴向合金錠的表面，控制噴嘴1cm/s沿合金錠表面移動，微粒流量10～30g/s，直至合金錠表面全部處理完成；其中，微粒直徑40μm；
（4）檢驗步驟（3）得到的合金錠質量，包括合金錠的表面有無明顯結疤、裂紋和渣溝、合金錠補縮端面平滑有無明顯縮孔，以及內部無明顯縮孔、疏松等缺陷，對不合格的重新加工，然后用超聲波無損探傷儀檢測鑄件內部是否有裂痕，如有裂痕則為廢品，檢驗合格的為成品，入庫。
實施例2
本實施例所述的一種具有高抗拉強度的高溫合金，由以下重量份的原料制成：C 0.40份、Si 1.3份、Mn 1.5份、Cr 23.0份、Ni 8.5份、Nb 0.45份、P 0.02份、S 0.02份、N 0.2份、Ti-6Al-4V 25.0份；
所述的具有高抗拉強度的高溫合金的生產工藝，具體步驟為：
（1）將C、Si、Mn、Cr、Ni、Nb、P、S、N置于真空感應爐內，將真空感應爐內真空度至2Mpa，升溫至1600℃，保持交流電源的工作頻率為14000Hz，并充入氬氣，進行精煉30min；隨后加入Ti-6Al-4V ，并升溫至1700℃，并充入惰性氣體，進行攪拌20min，直至Ti-6Al-4V全部熔化；最后降溫冷卻至1430℃，出坩堝，澆注成圓棒，并將圓棒表面砂磨精整、備用；
其中，Ti-6Al-4V的組成成分以及各成分的重量份數分別為：Fe 0.28份,C 0.09份,N 0.04份,H 0.013份,O 0.18份,Al 6.8份,V 3.5份、其余為Ti；
（2）將CaF2 70份、CaO2 10份、Al2O3 30份，制成電渣重熔的渣料，并加熱至熔融狀態，倒入結晶器中，并向結晶器的殼體壁內通入低溫冷卻水，然后將步驟（1）中制備的圓棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，并通電起弧，調整重熔電壓至60V、電流7000A，同時，保持渣料爐體以圓棒為中心進行旋轉，旋轉速度保持為50°/min；圓棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的圓棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的合金錠；
（3）利用超音速微粒轟擊步驟（2）得到的合金錠表面，對合金錠表面進行納米處理，以超音速氣流為載體，控制氣流速度為1200m/s，氣體分為兩路，一路攜帶微粒，另一路經過加熱，通過噴嘴高速噴向合金錠的表面，控制噴嘴0.6cm/s沿合金錠表面移動，微粒流量30g/s，直至合金錠表面全部處理完成；其中，微粒直徑30μm；
（4）檢驗步驟（3）得到的合金錠質量，包括合金錠的表面有無明顯結疤、裂紋和渣溝、合金錠補縮端面平滑有無明顯縮孔，以及內部無明顯縮孔、疏松等缺陷，對不合格的重新加工，然后用超聲波無損探傷儀檢測鑄件內部是否有裂痕，如有裂痕則為廢品，檢驗合格的為成品，入庫。
實施例3
本實施例所述的一種具有高抗拉強度的高溫合金，由以下重量份的原料制成：C 0.35份、Si 1.7份、Mn 1.2份、Cr 24.5份、Ni 8.0份、Nb 0.47份、P 0.037份、S 0.035份、N 0.24份、Ti-6Al-4V 30.5份；
所述的具有高抗拉強度的高溫合金的生產工藝，具體步驟為：
（1）將C、Si、Mn、Cr、Ni、Nb、P、S、N置于真空感應爐內，將真空感應爐內真空度至1.5Mpa，升溫至1620℃，保持交流電源的工作頻率為12000Hz，并充入氬氣，進行精煉40min；隨后加入Ti-6Al-4V ，并升溫至1690℃，并充入惰性氣體，進行攪拌25min，直至Ti-6Al-4V全部熔化；最后降溫冷卻至1420℃，出坩堝，澆注成圓棒，并將圓棒表面砂磨精整、備用；
其中，Ti-6Al-4V的組成成分以及各成分的重量份數分別為：Fe 0.22份,C 0.05份,N 0.03份,H 0.011份,O 0.18份,Al 6.2份,V 4.1份、其余為Ti；
（2）將CaF2 55份、CaO2 20份、Al2O3 20份，制成電渣重熔的渣料，并加熱至熔融狀態，倒入結晶器中，并向結晶器的殼體壁內通入低溫冷卻水，然后將步驟（1）中制備的圓棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，并通電起弧，調整重熔電壓至65V、電流5500A，同時，保持渣料爐體以圓棒為中心進行旋轉，旋轉速度保持為60°/min；圓棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的圓棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的合金錠；
（3）利用超音速微粒轟擊步驟（2）得到的合金錠表面，對合金錠表面進行納米處理，以超音速氣流為載體，控制氣流速度為900m/s，氣體分為兩路，一路攜帶微粒，另一路經過加熱，通過噴嘴高速噴向合金錠的表面，控制噴嘴0.8cm/s沿合金錠表面移動，微粒流量20g/s，直至合金錠表面全部處理完成；其中，微粒直徑45μm；
（4）檢驗步驟（3）得到的合金錠質量，包括合金錠的表面有無明顯結疤、裂紋和渣溝、合金錠補縮端面平滑有無明顯縮孔，以及內部無明顯縮孔、疏松等缺陷，對不合格的重新加工，然后用超聲波無損探傷儀檢測鑄件內部是否有裂痕，如有裂痕則為廢品，檢驗合格的為成品，入庫。