本发明涉及合金技术领域，尤其涉及一种具有高抗拉强度的高温合金。
背景技术：
高温合金的主要元素有铬、钴、铝、钛、镍、钼、钨等。常用的高温合金有铁基、镍基和钴基3种。高温合金材料牌号为ZG35Cr24Ni7SiN（Re），其含有一定量的铬等元素，屈服强度ReL≥340MPa，抗拉强度Rm≥ 540MPa，延伸率A ≥ 12%，合金成分比较简单，成本较低，然而为了进一步提高合金的抗拉强度，本发明采用了向高温合金材料牌号为ZG35Cr24Ni7SiN（Re）的高温合金中添加Ti-6Al-4V，使得新得到的合金的抗拉强度更高，合金性能更好。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明公开了一种具有高抗拉强度的高温合金。
为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：
一种高温合金的制造工艺，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；
所述一种具有高抗拉强度的高温合金的制造工艺，其特征在于：具体步骤为：
（1）将C、Si、Mn、Cr、Ni、Nb、P、S、N置于真空感应炉内，将真空感应炉内真空度至1～2Mpa，升温至1600～1650℃，保持交流电源的工作频率为10000～14000Hz，并充入惰性气体，精炼30～50min；随后加入Ti-6Al-4V ，并升温至1680～1700℃，并充入惰性气体，进行搅拌20～30min，直至Ti-6Al-4V全部熔化；最后降温冷却至1400～1430℃，出坩埚，浇注成圆棒，并将圆棒表面砂磨精整、备用；
（2）将CaF2、CaO2和Al2O3制成电渣重熔的渣料，并加热至熔融状态，倒入结晶器中，并向结晶器的壳体壁内通入低温冷却水，然后将步骤（1）中制备的圆棒缓慢下降到熔融的电渣重熔的渣料中，并通电起弧，调整重熔电压至60～70V、电流4000～7000A，同时，保持渣料炉体以圆棒为中心进行旋转，旋转速度保持为50～70°/min；圆棒受电阻热缓慢熔化，熔化后的圆棒液滴穿过熔融的渣料层与渣料发生反应而得到提纯，并在结晶器的底部重新结晶，得到组织致密、均匀、纯净，表面光洁的合金锭；
（3）利用超音速微粒轰击步骤（2）得到的合金锭表面，对合金锭表面进行纳米处理，以超音速气流为载体，控制气流速度为300～1200m/s，气体分为两路，一路携带微粒，另一路经过加热，通过喷嘴高速喷向合金锭的表面，控制喷嘴0.6～1cm/s沿合金锭表面移动，微粒流量10～30g/s，直至合金锭表面全部处理完成；
（4）检验步骤（2）得到的合金锭质量，包括合金锭的表面有无明显结疤、裂纹和渣沟、合金锭补缩端面平滑有无明显缩孔，以及内部无明显缩孔、疏松等缺陷，对不合格的重新加工，然后用超声波无损探伤仪检测铸件内部是否有裂痕，如有裂痕则为废品，检验合格的为成品，入库。
进一步的，所述步骤（1）中的惰性气体为氩气。
进一步的，所述步骤（1）中Ti-6Al-4V的组成成分以及各成分的重量份数分别为：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、其余为Ti。
进一步的，所述步骤（2）中渣料的组成成分以及各成分的重量份数分别为：CaF2 40～70份、CaO2 10～30份、Al2O3 10～30份。
进一步的，所述步骤（3）中微粒直径≤50μm。
本发明的一种具有高抗拉强度的高温合金，首先通过真空感应炉对合理配比的原料进行高低温精炼，在真空感应炉中的交变电磁场作用下，物料内部产生涡流从而达到加热或着融化的效果；在这种交变磁场的搅拌作用下，炉中材质的成分和温度均较均匀；同时在对合金原料加热或熔炼无气体产生，以满足特殊质量的要求。电效率达90%以上，能利用废炉料，熔炼成本低。真空感应力有加热速度快、生产效率高、氧化脱炭少、节省材料与锻模成本特点。并且，真空感应炉的工作环境优越、提高工人劳动环境和公司形象、无污染、低耗能，真空感应加热炉与燃煤炉相比，工人不会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏，大大节省人力物力；接着制成自熔电极棒，为后续电渣重熔做准备。
随后制备电渣重熔的渣料，并加热至熔融状态，倒入结晶器中，并向结晶器的壳体壁内通入低温冷却水，然后将制备的自熔电极棒缓慢下降到熔融的电渣重熔的渣料中，并通电起弧，同时渣料炉体以圆棒为中心进行旋转，熔化后的自熔电极棒液滴穿过熔融的渣料层与渣料发生反应而得到提纯，并在结晶器的底部重新结晶，得到组织致密、均匀、纯净，表面光洁的合金锭。如此，经电渣重熔的合金，纯度高、含硫低、非金属夹杂物少、合金锭子表面光滑、洁净均匀致密、金相组织和化学成分均匀。
接着利用超音速微粒轰击步骤（2）得到的合金锭表面，对合金锭表面进行纳米处理，以超音速气流为载体，气体分为两路，一路携带微粒，另一路经过加热，通过喷嘴高速喷向合金锭的表面，喷嘴沿合金锭表面移动，直至合金锭表面全部处理完成。超音速微粒轰击可以提高合金锭的抗磨性能，由于表面纳米化层硬度高，可改善后续冲压模具的服役期，并可改善合金材料的抗疲劳性，且塑性变形表面纳米层伴随着压应力，可有效抑制裂纹萌生，内部粗晶组织可减缓其扩展，进一步提高合金的抗拉强度。
最后，检验得到的合金锭质量，包括合金锭的表面有无明显结疤、裂纹和渣沟、合金锭补缩端面平滑有无明显缩孔，以及内部无明显缩孔、疏松等缺陷，对不合格的重新加工，然后用超声波无损探伤仪检测铸件内部是否有裂痕，如有裂痕则为废品，检验合格的为成品，入库，从而保证了高温合金的质量。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明与传统的高温合金制造工艺相比，通过真空感应炉对合理配比的原料进行高低温精炼，在真空感应炉中的交变电磁场作用下，物料内部产生涡流从而达到加热或着融化的效果，在这种交变磁场的搅拌作用下，炉中材质的成分和温度均较均匀，同时在对合金原料加热或熔炼无气体产生，以满足特殊质量的要求；采用电渣重熔工艺，使得经电渣重熔的合金，纯度高、含硫低、非金属夹杂物少、合金锭子表面光滑、洁净均匀致密、金相组织和化学成分均匀；采用超音速微粒轰击可以提高合金锭的表面纳米化层的硬度，可改善后续冲压模具的服役期，并可改善合金材料的抗疲劳性，且塑性变形表面纳米层伴随着压应力，可有效抑制裂纹萌生，内部粗晶组织可减缓其扩展，进一步提高合金的抗拉强度；对合金锭的表面有无明显结疤、裂纹和渣沟、合金锭补缩端面平滑有无明显缩孔，以及内部无明显缩孔、疏松等缺陷进行检验，对不合格的重新加工，并用超声波无损探伤仪检测铸件内部是否有裂痕，保证了铸件的质量，具有良好的市场前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例所述的一种具有高抗拉强度的高温合金，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；
所述的具有高抗拉强度的高温合金的生产工艺，具体步骤为：
（1）将C、Si、Mn、Cr、Ni、Nb、P、S、N置于真空感应炉内，将真空感应炉内真空度至1Mpa，升温至1650℃，保持交流电源的工作频率为10000Hz，并充入氩气，进行精炼50min；随后加入Ti-6Al-4V ，并升温至1680℃，并充入惰性气体，进行搅拌30min，直至Ti-6Al-4V全部熔化；最后降温冷却至1400℃，出坩埚，浇注成圆棒，并将圆棒表面砂磨精整、备用；
其中，Ti-6Al-4V的组成成分以及各成分的重量份数分别为：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、其余为Ti；
（2）将CaF2 40份、CaO2 30份、Al2O3 10份，制成电渣重熔的渣料，并加热至熔融状态，倒入结晶器中，并向结晶器的壳体壁内通入低温冷却水，然后将步骤（1）中制备的圆棒缓慢下降到熔融的电渣重熔的渣料中，并通电起弧，调整重熔电压至70V、电流4000A，同时，保持渣料炉体以圆棒为中心进行旋转，旋转速度保持为70°/min；圆棒受电阻热缓慢熔化，熔化后的圆棒液滴穿过熔融的渣料层与渣料发生反应而得到提纯，并在结晶器的底部重新结晶，得到组织致密、均匀、纯净，表面光洁的合金锭；
（3）利用超音速微粒轰击步骤（2）得到的合金锭表面，对合金锭表面进行纳米处理，以超音速气流为载体，控制气流速度为300m/s，气体分为两路，一路携带微粒，另一路经过加热，通过喷嘴高速喷向合金锭的表面，控制喷嘴1cm/s沿合金锭表面移动，微粒流量10～30g/s，直至合金锭表面全部处理完成；其中，微粒直径40μm；
（4）检验步骤（3）得到的合金锭质量，包括合金锭的表面有无明显结疤、裂纹和渣沟、合金锭补缩端面平滑有无明显缩孔，以及内部无明显缩孔、疏松等缺陷，对不合格的重新加工，然后用超声波无损探伤仪检测铸件内部是否有裂痕，如有裂痕则为废品，检验合格的为成品，入库。
实施例2
本实施例所述的一种具有高抗拉强度的高温合金，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；
所述的具有高抗拉强度的高温合金的生产工艺，具体步骤为：
（1）将C、Si、Mn、Cr、Ni、Nb、P、S、N置于真空感应炉内，将真空感应炉内真空度至2Mpa，升温至1600℃，保持交流电源的工作频率为14000Hz，并充入氩气，进行精炼30min；随后加入Ti-6Al-4V ，并升温至1700℃，并充入惰性气体，进行搅拌20min，直至Ti-6Al-4V全部熔化；最后降温冷却至1430℃，出坩埚，浇注成圆棒，并将圆棒表面砂磨精整、备用；
其中，Ti-6Al-4V的组成成分以及各成分的重量份数分别为：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、其余为Ti；
（2）将CaF2 70份、CaO2 10份、Al2O3 30份，制成电渣重熔的渣料，并加热至熔融状态，倒入结晶器中，并向结晶器的壳体壁内通入低温冷却水，然后将步骤（1）中制备的圆棒缓慢下降到熔融的电渣重熔的渣料中，并通电起弧，调整重熔电压至60V、电流7000A，同时，保持渣料炉体以圆棒为中心进行旋转，旋转速度保持为50°/min；圆棒受电阻热缓慢熔化，熔化后的圆棒液滴穿过熔融的渣料层与渣料发生反应而得到提纯，并在结晶器的底部重新结晶，得到组织致密、均匀、纯净，表面光洁的合金锭；
（3）利用超音速微粒轰击步骤（2）得到的合金锭表面，对合金锭表面进行纳米处理，以超音速气流为载体，控制气流速度为1200m/s，气体分为两路，一路携带微粒，另一路经过加热，通过喷嘴高速喷向合金锭的表面，控制喷嘴0.6cm/s沿合金锭表面移动，微粒流量30g/s，直至合金锭表面全部处理完成；其中，微粒直径30μm；
（4）检验步骤（3）得到的合金锭质量，包括合金锭的表面有无明显结疤、裂纹和渣沟、合金锭补缩端面平滑有无明显缩孔，以及内部无明显缩孔、疏松等缺陷，对不合格的重新加工，然后用超声波无损探伤仪检测铸件内部是否有裂痕，如有裂痕则为废品，检验合格的为成品，入库。
实施例3
本实施例所述的一种具有高抗拉强度的高温合金，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；
所述的具有高抗拉强度的高温合金的生产工艺，具体步骤为：
（1）将C、Si、Mn、Cr、Ni、Nb、P、S、N置于真空感应炉内，将真空感应炉内真空度至1.5Mpa，升温至1620℃，保持交流电源的工作频率为12000Hz，并充入氩气，进行精炼40min；随后加入Ti-6Al-4V ，并升温至1690℃，并充入惰性气体，进行搅拌25min，直至Ti-6Al-4V全部熔化；最后降温冷却至1420℃，出坩埚，浇注成圆棒，并将圆棒表面砂磨精整、备用；
其中，Ti-6Al-4V的组成成分以及各成分的重量份数分别为：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、其余为Ti；
（2）将CaF2 55份、CaO2 20份、Al2O3 20份，制成电渣重熔的渣料，并加热至熔融状态，倒入结晶器中，并向结晶器的壳体壁内通入低温冷却水，然后将步骤（1）中制备的圆棒缓慢下降到熔融的电渣重熔的渣料中，并通电起弧，调整重熔电压至65V、电流5500A，同时，保持渣料炉体以圆棒为中心进行旋转，旋转速度保持为60°/min；圆棒受电阻热缓慢熔化，熔化后的圆棒液滴穿过熔融的渣料层与渣料发生反应而得到提纯，并在结晶器的底部重新结晶，得到组织致密、均匀、纯净，表面光洁的合金锭；
（3）利用超音速微粒轰击步骤（2）得到的合金锭表面，对合金锭表面进行纳米处理，以超音速气流为载体，控制气流速度为900m/s，气体分为两路，一路携带微粒，另一路经过加热，通过喷嘴高速喷向合金锭的表面，控制喷嘴0.8cm/s沿合金锭表面移动，微粒流量20g/s，直至合金锭表面全部处理完成；其中，微粒直径45μm；
（4）检验步骤（3）得到的合金锭质量，包括合金锭的表面有无明显结疤、裂纹和渣沟、合金锭补缩端面平滑有无明显缩孔，以及内部无明显缩孔、疏松等缺陷，对不合格的重新加工，然后用超声波无损探伤仪检测铸件内部是否有裂痕，如有裂痕则为废品，检验合格的为成品，入库。