專利名稱：含鋁Fe-Cr-B耐磨合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種!^e-Cr-B耐磨合金及其制備方法，特別涉及一種含鋁i^-Cr_B耐磨合金及其制備方法，屬于高溫耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在冶金、電力、機械、建材、國防、軍工和航空航天等許多工業(yè)部門都存在金屬材料的高溫磨損問題，如軋鋼時，熾熱鋼坯與軋輥、導(dǎo)衛(wèi)、頂頭等工件的相對運動造成軋鋼備件的磨損失效；熱鍛成形加工時，模具的高溫磨損也是主要失效形式之一。還有一些機械零件也常因高溫磨損而失效，如汽車發(fā)動機排氣閥門與閥座，活塞套環(huán)與缸套等。高溫磨損是一種嚴(yán)酷而復(fù)雜的工況，對材料性能要求苛刻，不僅要具有良好的耐熱性、耐磨性，而且應(yīng)具有一定的高溫強度、韌性與良好的熱疲勞抗力，傳統(tǒng)金屬材料往往很難同時滿足這些性能要求，從而導(dǎo)致使用壽命降低。例如耐熱鋼雖然具有良好的高溫強度以及抗氧化能力，但其高溫抗磨性差，難以滿足在高溫下抵抗磨損的要求；高鉻鑄鐵是目前應(yīng)用已趨成熟的、具有優(yōu)異抗磨損性能的材料，由于其冶金學(xué)上的局限性，抗高溫氧化腐蝕性能又顯不足；工程結(jié)構(gòu)陶瓷材料具有高硬度、高剛度、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點，但陶瓷材料的固有脆性及其加工成形困難，制作成本高等缺點，從而限制了其在工業(yè)中的實際應(yīng)用。 高速鋼雖然具有較好的抗高溫磨損性能，但含有較多價格昂貴的鎢、鉬、鈮、釩、鈷等合金元素，價格昂貴，推廣應(yīng)用亦受到限制。另外，高溫抗磨材料使用環(huán)境惡劣，消耗巨大。僅以冶金行業(yè)的軋鋼為例，據(jù)中國冶金報報道，2010年我國鋼材年產(chǎn)量達到79，627萬噸，接近8億噸，其中軋輥消耗約為軋鋼生產(chǎn)成本的5% 10%。目前我國軋輥的噸鋼消耗約為1. 2 1. 4公斤，年消耗軋輥近 100萬噸，年耗資140億元以上，而日本同期的軋輥噸鋼消耗僅為0. 5 0. 8公斤。目前我國每年都需要花費大量外匯進口軋輥，嚴(yán)重制約了我國軋鋼行業(yè)的發(fā)展，且造成材料、能源的巨大浪費。此外，軋輥的質(zhì)量不僅關(guān)系到軋鋼生產(chǎn)成本和軋機作業(yè)率，還在很大程度上影響軋材質(zhì)量。為了提高耐磨材料的高溫抗磨性能，中國發(fā)明專利CN1418975公開了一種超高碳Cr-Ni-C高溫耐磨合金材料，該合金材料主要由Cr、Ni、C三種元素組成，其化學(xué)成分為，Cr (wt 為47 73、Ni (wt % )為16 48、C(wt%)為4. 0 12，其主要組織組成相是金屬碳化物Cr7C3及被Cr、C元素過飽和的鎳基固溶體。該超高碳Cr-Ni-C高溫耐磨合金材料可廣泛應(yīng)用于電力、能源、石油、化工、有色金屬冶金、鋼鐵冶金、航空航天等工業(yè)裝備中大量高溫摩擦磨損機械運動副零部件的高溫耐磨涂層的制備或高溫摩擦磨損機械運動副零部件的整體鑄造成形。中國發(fā)明專利CN1394977還公開了一種高溫耐磨耐腐蝕 Cr-Ni-Si金屬硅化物合金材料，該合金材料主要由Cr、Ni、Si三種元素組成，其Ni的重量百分比為30 53、Cr的重量百分比為42 65、Si的重量百分比為3. 6 10 ；該合金材料的主要組織組成相是(a)Crl3Ni5Si2金屬硅化物固溶體+鎳基固溶體；(b) Crl3Ni5Si2金屬硅化物固溶體+Cr3Si金屬硅化物固溶體；(c)Cr3Si金屬硅化物固溶體+Crl3Ni5Si2金屬硅化物固溶體+鎳基固溶體。該合金材料可廣泛應(yīng)用于電力、能源、石油、化工、有色金屬冶金、鋼鐵冶金等工業(yè)中大量存在的、在高溫氧化及腐蝕等環(huán)境下承受摩擦磨損作用的機械運動副零部件。中國發(fā)明專利CN1087683還公開了一種高溫耐磨Ni3Al基合金，主要適用于高溫耐磨或結(jié)構(gòu)材料。合金的化學(xué)成分為(at% ) :A115. 0 16. 5%，Zr 1. 0 2. 5%， Cr 7. 5 8. 5%，Mn 0. 4 0. 6%，Ti 0. 8 1. 0%，Β 0. 2 0. 5%，C 0. 4 0. 6%，余為 Ni。本發(fā)明不僅具有良好的室溫和高溫塑性，而且具有較高的高溫強度、硬度和高溫抗氧化能力，同時，加工成型性能優(yōu)良，高溫下耐磨性能好，可用作爐底輥、軋輥及其它高溫結(jié)構(gòu)材料。中國發(fā)明專利CN1125776還公開了一種鎢-銅-鎳-碳高溫耐磨合金，并用其制成的制品，解決了合金或零件在高溫、特別在急冷急熱的作業(yè)中耐磨性能差、使用壽命短等問題。 該合金的組成(重量百分含量)為15 50% WC，15 30% Cu，1 5% Ni，1 6% C，余量為W ；該合金中還可添加(重量百分含量)0. 2 0. 5% MoC或添加0. 2 0. 5% Cr3C2， 以進一步提高其硬度和耐磨性。用該合金制造的零件(如熱軋鋼導(dǎo)板頭)，其使用壽命為 YG15硬質(zhì)合金導(dǎo)板頭的4 8倍。本發(fā)明的合金亦適用于在高溫作業(yè)中其它需要耐磨的相應(yīng)領(lǐng)域。中國發(fā)明專利CN1235203還公開了一種鉻鎳氮鈮高溫耐熱耐磨鑄鋼，其化學(xué)成分(重量％ )為C 0. 5 1. 4%,Si 彡 2. 5%,Mn 彡 2. 5%,Cr 27. 0 36. 0%,Ni 10. 0 20. 0%,Ν 0. 2 0. 5%,Nb 0. 1 1. 0%,Re 0. 2 0. 5% Je余量。用該耐熱耐磨鑄鋼制造的發(fā)電鍋爐噴燃器火嘴使用壽命長，并且不開裂。中國發(fā)明專利CN1439738還公開了一種用于各類燒結(jié)礦振動篩的多元高鉻耐磨鑄鐵篩板及其制造方法，其化學(xué)成分是(重量％) C :2. 2 3. 2 ；Cr 18 28Mn :0. 6 1. 5 ；Si :0. 4 1. OMo :0. 4 1. 5 ；Ni :0. 5 1. 2Nb 0. 1 0. 5 ；Ca 0. 02 0. 08Zn :0. 008 0. 050 ；Mg :0. 002 0. OlOCe :0. 03 0. 10 ；Ti 0. 08 0. 15。其余為！^和不可避免的微量雜質(zhì)。本發(fā)明篩板利用電爐生產(chǎn)，采用冷硬樹脂砂型鑄造，篩板抗彎強度高，達到890MPa 960MPa，硬度達到55HRC 60HRC，具有良好的耐磨性，沖擊韌性達到lOJ/cm2 13J/cm2，使用中不斷裂，抗氧化性好，使用性能明顯優(yōu)于 CrMnN耐熱鋼篩板，生產(chǎn)工藝簡單，不需要進行高溫?zé)崽幚?，因而生產(chǎn)成本低。使用本發(fā)明篩板可以顯著提高振動篩作業(yè)率，降低燒結(jié)礦篩分成本，具有很好的經(jīng)濟效益。中國發(fā)明專利CN1451773還公開了一種耐高溫耐磨損高強度合金的制備方法，合金的成分為C 0. 05 0. 08，Cr 18. 0 20. 0，Mo 4. 5 5. 5，Al 1. 2 1. 5，Ti 2. 5 3. 1，F(xiàn)e 8. 0 10. 0，Ce < 0. 025，B 彡 0. 005，Si 彡 0. 4，Mn 彡 0. 4，S 彡 0. 01，P 彡 0. 012，Ni 余量，采用真空感應(yīng)熔煉技術(shù)，加料順序為在坩堝中從下至上依次裝入部分小塊Ni+全部Cr、全部W、全部Mo、 全部Fe+部分C+剩余小塊Ni+長規(guī)格Ni，剩余C、全部Al、全部Ti在合金化期加入，全部 CrB、全部Ce在合金化后期加入；精煉溫度1580士 10°C ；澆注溫度1450士 10°C。用本發(fā)明方法制備出的合金在性能上可以達到甚至超過原仿制合金的技術(shù)指標(biāo)。中國發(fā)明專利 CN85100649還公開了一種鑄造鎳基高溫合金，該合金具有在高溫(》1200°C )下保持高溫耐磨性和抗氧化性的特點，適用于制造軋鋼廠高溫加熱爐部件，尤其是超高溫磨損部件，優(yōu)先選用的合金成分(重量)是鉻30-35%、鎢10-15%、硅0. 5-0.8%、錳0. 4_0.8%、稀土 0. 1-0. 2%或鈣0. 05-0. 08%、碳0· 40-0. 50 %、鐵5 %以下、鎳46-52 %，其它為雜質(zhì)。中國發(fā)明專利CN86108289還公開了一種新型的耐磨耐腐蝕鈷基合金，其成分中以鉬代替鎢成分，具有極好的高溫強度和抗氧化性能，能精密鑄造成各種零件及模具、泵軸和其他在強烈腐蝕介質(zhì)下的強烈磨損件，能承受各種酸、堿、鹽液的腐蝕，亦能作為高溫下使用的強度較好的耐磨件。合金的化學(xué)成分如下0.5 2. 5% (重量)碳，40 60% (重量)鈷，25 35% (重量)鉻，10 20% (重量)鉬，其工藝加入元素鋯<0. 10% (重量)，雜質(zhì)元素為硅、鐵、錳等。但是上述高溫耐磨材料中，都含有大量價格昂貴的合金元素，成本高，推廣應(yīng)用困難。大量研究發(fā)現(xiàn)，在高鉻鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的!^e-Cr-B合金材料，與常用的高鉻白口鑄鐵相比，由于硼元素的存在，具有更好的淬透性和淬硬性。加入的硼元素部分形成硼化物，部分進入碳化物，可以進一步提高碳化物硬度和高溫穩(wěn)定性還有部分硼進入基體，導(dǎo)致鑄態(tài)基體硬度明顯提高，達到HV800以上，促進!^e-Cr-B合金耐磨性的明顯提高。但是， Fe-Cr-B材料的高溫抗氧化性較差，且高溫下基體硬度明顯下降，導(dǎo)致高溫磨損下金屬基體不能對硬質(zhì)相(碳化物、硼化物)提高良好的支撐，基體易優(yōu)選磨損，硬質(zhì)相在磨料的作用下易出現(xiàn)脆斷和剝落，其優(yōu)異的抗磨性能得不到充分發(fā)揮。因此提高 ^-Cr-B合金抗高溫性能，對于擴大i^e-Cr-B合金材料在高溫磨損環(huán)境下的應(yīng)用，具有非常重要的作用。高溫下鋁元素形成的Al2O3氧化膜致密堅固，不具有揮發(fā)性，與Cr2O3氧化膜緊密結(jié)合，大大增加了鐵基合金的高溫抗氧化性。此外，鋁是非碳化物形成元素，溶于高速工具鋼合金中，可提高高速工具鋼的回火穩(wěn)定性、室溫硬度和高溫硬度，對改善高速工具鋼的高溫耐磨性有利 [鄧玉昆，陳景榕，王世章.高速工具鋼.北京冶金工業(yè)出版社，2002]。鑒于鋁元素的上述獨特作用，在!^e-Cr-B合金中加入適量鋁元素，對于改善!^e-Cr-B合金的高溫耐磨性是有益的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在!^e-Cr-B合金中加入一定數(shù)量的鋁元素，改善i^-Cr_B合金的高溫抗氧化和磨損性能，另外，再加入少量的稀土、鈦、鋅、鎂、鈉等元素，改善硼化物的形態(tài)和分布，提高含鋁!^e-Cr-B合金的鑄造性能和力學(xué)性能。本發(fā)明含鋁 ^-Cr-B合金可以用普通熔煉設(shè)備熔煉鋼水，鋼水流動性好，結(jié)晶溫度低，采用普通鑄造方法易成形。結(jié)合采用淬火加回火熱處理工藝，可以獲得硬度高和高溫抗磨性好的含鋁!^e-Cr-B合金。本發(fā)明的目的可以通過以下措施來實現(xiàn)本發(fā)明含鋁!^e-Cr-B合金的化學(xué)組成成分是(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％ ) 0. 35 0. 50C, 12. 0 14. OCr, 1. 5 1. 8B，3. 0 3· 5Α1,1. 2 1. 5Si，0. 08 0. 15La，0. 08 0. 15Ce, 0. 22 彡 La+Ce 彡 0. 28,0. 10 0. 15Ti，0. 32 0. 38Na，0. 12 0. 20Zn，0. 16 0. 20Mg，Mn < 0. 50，S < 0. 035，P < 0. 035，余量為 Fe。本發(fā)明上述含鋁!^e-Cr-B合金用電爐熔煉，其制造工藝步驟是①將廢鋼和鉻鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵；②將鋼水溫度升至1530 1550°C，加入硼鐵和金屬鋁，爐前調(diào)整成分合格后將溫度升至1560 1580°C時出爐；③將鈦鐵、金屬鋅、稀土鎂合金和含鈉變質(zhì)劑破碎至粒度為6 IOmm的小塊，經(jīng) 150 180°C烘干2 池后，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進行復(fù)合變質(zhì)處理；④用普通鑄造方法成形，鋼水澆注溫度1440 1460°C ；⑤鑄件經(jīng)打磨清理后進行粗加工，然后隨爐加熱至1000 1020°C，保溫2 池后，油冷30 50min，再空冷至溫度低于250°C后，繼續(xù)入爐加熱至250 280°C，保溫6 他后，爐冷至溫度低于120°C后出爐空冷至室溫，最后精加工至規(guī)定尺寸和精度。
合金材質(zhì)的性能是由金相組織決定的，而一定的組織取決于化學(xué)成分及熱處理工藝，本發(fā)明化學(xué)成分是這樣確定的碳碳是含鋁!^e-Cr-B合金中的主要元素，其主要作用是提高基體硬度，改善合金耐磨性。含碳量過低，基體硬度低，耐磨性差，含碳量過高，淬火過程中易出現(xiàn)裂紋，且碳含量過高，材料的抗高溫氧化性能下降，綜合考慮，將碳含量控制在0. 35 0. 50%。鉻鉻是含鋁!^e-Cr-B合金中的主要合金元素，部分鉻進入硼化物，形成鐵鉻硼化物，鐵鉻硼化物的脆性明顯小于鐵硼化合物，可以確保鐵鉻硼化物具有良好的抵抗磨損的能力，且使用中鐵鉻硼化物不會開裂和剝落。部分鉻進入基體，有利于提高基體的抗氧化性能。但是，鉻是縮小Y相區(qū)的元素，加入量過多，淬火組織中易出現(xiàn)低硬度的珠光體基體， 不利于改善含鋁!^e-Cr-B合金的耐磨性，綜合考慮，將鉻含量控制在12. 0 14. 0%。硼硼也是含鋁!^e-Cr-B合金中的主要合金元素，主要是為了獲得高硬度的鐵鉻硼化物，部分硼溶入基體，有利于改善含鋁!^e-Cr-B合金的淬透性和淬硬性。硼加入量過少，鐵鉻硼化物數(shù)量少，合金耐磨性低，硼加入量過多，鐵鉻硼化物數(shù)量太多，使含鋁 Fe-Cr-B合金的強度和韌性大幅度降低，綜合考慮，將硼含量控制在1. 5 1. 8%。鋁和硅鋁和硅是良好的脫氧元素，在鋼水中具有良好的脫氧效果，可以確保鋼水的高質(zhì)量。此外，鋁和硅是非碳化物、硼化物形成元素，主要溶于基體，具有明顯提高基體強度的作用。特別是鋁具有明顯提高基體高溫硬度的作用，可以確保i^e-Cr-B合金在高溫下具有良好的抗磨能力。此外，在高溫氧化時，鋁和硅與氧的親和力比鐵大，形成復(fù)雜富鋁氧化膜和富硅氧化膜，這類氧化膜不易剝落，有利于抑制氧化的進一步擴展。但是，鋁和硅加入量過多，易出現(xiàn)夾雜，損害材料的強度和韌性，且硅明顯降低!^e-Cr-B合金的淬透性，綜合考慮，將鋁含量控制在3.0 3.5%，硅含量控制在1.2 1.5%。稀土和鎂稀土和鎂具有很強的脫氧、脫硫能力，稀土還具有細(xì)化凝固組織的作用，鎂的加入還有利于改善鐵鉻硼化物的形態(tài)和分布，提高含鋁 ^-Cr-B合金綜合性能，稀土以鑭鈰混合稀土形式加入，合適的鑭加入量為0. 08 0. 15%，合適的鈰加入量為0. 08 0. 15%，且0. 22%彡La+Ce彡0. 28%，鎂的合適加入量為0. 16 0. 20%。鈦含鋁狗-Cr-B合金中加入鈦后，可以與鋼液中的碳化合，生成細(xì)小的TiC顆粒， TiC顆粒熔點高，且與Y相的錯配度為3.9%。根據(jù)Turnbull和Vormegut (Turnbull D and VonnegutB. Nucleation Catalysis. Industrial and Engineering Chemistry. 1952, 44 (6) :1292 1四8)提出的錯配度理論，在合金凝固過程中，當(dāng)兩相錯配度小于12%，高熔點的化合物相能作為非自發(fā)核心，促進形核，使鑄態(tài)組織細(xì)化，而且，錯配度越小，效果越明顯。TiC與高溫γ晶格具有很低的錯配度，同時又具有很高的熔點，因此強烈的促進形核， 可成為結(jié)晶核心，使鑄態(tài)晶粒細(xì)化，改善含鋁!^e-Cr-B合金的強韌性。此外，TiC顆粒還可以作為共晶(Fe，&)4鐵鉻硼化物的結(jié)晶核心，促進(Fe，Cr)2B鐵鉻硼化物的斷網(wǎng)和孤立分布，也有助于提高含鋁!^e-Cr-B合金的強韌性。鈦加入量過少，形成的TiC質(zhì)點過少，對含鋁!^e-Cr-B合金組織細(xì)化和(Fe，Cr)2B鐵鉻硼化物的斷網(wǎng)影響不明顯，加入量過多，TiC 質(zhì)點過多且易聚集長大，不利于細(xì)化含鋁 ^-Cr-B合金組織，改善其力學(xué)性能。綜合考慮， 將鈦含量控制在0. 10 0. 15%。鋅含鋁!^e-Cr-B合金組織中加入少量鋅后，(Fe，Cr)2B鐵鉻硼化物變得細(xì)小、孤立和均勻，基體間的聯(lián)系得以加強，有利于促進含鋁!^e-Cr-B合金強度和耐磨性的提高，合適的鋅加入量為0. 12 0.20%。鈉鈉加入含鋁!^e-Cr-B合金可降低含鋁i^-Cr_B合金的初晶結(jié)晶溫度和共晶結(jié)晶溫度，初晶結(jié)晶溫度和共晶結(jié)晶溫度的下降，有助于鋼水在液相線和共晶區(qū)過冷，而合金的結(jié)晶過冷度增大，會使形核率增加，因此，鈉使初晶奧氏體晶核增多，初晶奧氏體細(xì)化，初晶奧氏體的細(xì)化導(dǎo)致共晶反應(yīng)時殘留鋼液相互被隔開的趨勢增強，進而導(dǎo)致共晶組織的細(xì)化。此外，鈉在共晶結(jié)晶時選擇性地吸附在共晶鐵鉻硼化物擇優(yōu)生長方向的表面上，形成吸附薄膜，阻礙鋼液中的鉻、硼、鐵等原子長入共晶鐵鉻硼化物晶體，降低了共晶鐵鉻硼化物擇優(yōu)方向的長大速度，促使共晶鐵鉻硼化物由網(wǎng)狀變成斷網(wǎng)狀和孤立塊狀分布，有利于提高含鋁!^e-Cr-B合金韌性。鈉合適的加入量是0. 32 0. 38%錳錳降低含鋁!^e-Cr-B合金的高溫抗氧化性能，因此將其含量控制在0. 50%以下。硫和磷硫和磷是含硼高鉻耐磨合金中的有害元素，須嚴(yán)格控制其含量，其中硫含量不得超過0. 035 %，磷含量不得超過0. 035 %。本發(fā)明含鋁!^e-Cr-B合金的熱處理工藝是這樣制訂的鑄件經(jīng)打磨清理后進行粗加工，然后隨爐加熱至1000 1020°C，保溫2 池后， 使含鋁I^e-Cr-B合金實現(xiàn)奧氏體化，保溫過程中，部分(Fe，Cr) 2B鐵鉻硼化物溶解，進入基體，提高高溫奧氏體的淬透性和淬硬性，使淬火后的基體組織以高硬度的馬氏體為主，有利于提高含鋁I^e-Cr-B合金的耐磨性。此外，高溫加熱和保溫過程中，(Fe，Cr)2B鐵鉻硼化物還會出現(xiàn)孤立化和團球化趨勢，促進含鋁!^e-Cr-B合金機械性能的進一步提高。淬火后的含鋁!^e-Cr-B合金內(nèi)應(yīng)力大，在淬火油中的冷卻時間不宜過長，且淬火后要及時回火，以消除應(yīng)力，穩(wěn)定組織，回火加熱至250 280°C，保溫6 他后，爐冷至溫度低于120°C后出爐空冷至室溫，效果最好。本發(fā)明含鋁!^e-Cr-B合金具有硬度高和力學(xué)性能好等特點，特別具有良好的抵抗高溫磨損能力，用于制造熱軋線材軋機的導(dǎo)輥、高線預(yù)精軋機的輥環(huán)和穿孔機頂頭，都取得了良好的使用效果，使用中無斷裂和破碎現(xiàn)象出現(xiàn)，使用安全可靠。本發(fā)明制造穿孔機頂頭的使用壽命比高鎳鉻合金鋼頂頭提高40%以上，但生產(chǎn)成本比高鎳鉻合金鋼降低35%以上。推廣應(yīng)用本發(fā)明成果，可為企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟效益。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點1)本發(fā)明含鋁!^e-Cr-B合金中，不含鎳、鉬、鎢、釩、鈮、鈷等昂貴合金元素，具有較低的生產(chǎn)成本，比含鉬高鉻鑄鐵每噸降低成本1200 1500元。2)本發(fā)明含鋁!^e-Cr-B合金具有硬度高和高溫耐磨性好等特點，其中硬度達到 65. 5 68. 0HRC，在60(TC下的高溫抗磨性能優(yōu)于含鉬高鉻鑄鐵，接近高碳高釩高速鋼，但生產(chǎn)成本比高碳高釩高速鋼降低40%以上。3)本發(fā)明含鋁Fe-Cr-B合金還具有較好的力學(xué)性能，其中沖擊韌性達到10 12J/cm2，抗拉強度達到720 780MPa。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳述實施例1
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本發(fā)明含鋁!^e-Cr-B耐磨合金及其制備方法采用500公斤中頻感應(yīng)電爐熔煉，其制造工藝步驟是①將廢鋼和鉻鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵；②將鋼水溫度升至1533°C，加入硼鐵和金屬鋁，爐前調(diào)整成分合格后將溫度升至 1562°C時出爐；③將鈦鐵、金屬鋅、稀土鎂合金和含鈉變質(zhì)劑破碎至粒度為6 IOmm的小塊，經(jīng) i8o°c烘干池后，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進行復(fù)合變質(zhì)處理；④用普通鑄造方法成形，鋼水澆注溫度1445°C ；⑤鑄件經(jīng)打磨清理后進行粗加工，然后隨爐加熱至1020°C，保溫池后，油冷 30min,再空冷至溫度低于250°C后，繼續(xù)入爐加熱至280°C，保溫6h后，爐冷至溫度低于 120°C后出爐空冷至室溫，最后精加工至規(guī)定尺寸和精度。含鋁!^e-Cr-B耐磨合金鑄件的成分見表1，含鋁!^e-Cr-B耐磨合金鑄件的力學(xué)性能見表2。實施例2本發(fā)明含鋁!^e-Cr-B耐磨合金及其制備方法采用500公斤中頻感應(yīng)電爐熔煉，其制造工藝步驟是①將廢鋼和鉻鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵；②將鋼水溫度升至1549°C，加入硼鐵和金屬鋁，爐前調(diào)整成分合格后將溫度升至 1577°C時出爐；③將鈦鐵、金屬鋅、稀土鎂合金和含鈉變質(zhì)劑破碎至粒度為6 IOmm的小塊，經(jīng) 150°C烘干池后，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進行復(fù)合變質(zhì)處理；④用普通鑄造方法成形，鋼水澆注溫度1459°C ；⑤鑄件經(jīng)打磨清理后進行粗加工，然后隨爐加熱至1000°C，保溫池后，油冷 50min,再空冷至溫度低于250°C后，繼續(xù)入爐加熱至250°C，保溫8h后，爐冷至溫度低于 120°C后出爐空冷至室溫，最后精加工至規(guī)定尺寸和精度。含鋁!^e-Cr-B耐磨合金鑄件的成分見表1，含鋁!^e-Cr-B耐磨合金鑄件的力學(xué)性能見表2。實施例3本發(fā)明含鋁!^e-Cr-B耐磨合金及其制備方法采用500公斤中頻感應(yīng)電爐熔煉，其制造工藝步驟是①將廢鋼和鉻鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵；②將鋼水溫度升至1541°C，加入硼鐵和金屬鋁，爐前調(diào)整成分合格后將溫度升至 1573°C時出爐；③將鈦鐵、金屬鋅、稀土鎂合金和含鈉變質(zhì)劑破碎至粒度為6 IOmm的小塊，經(jīng) 160°C烘干池后，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進行復(fù)合變質(zhì)處理；④用普通鑄造方法成形，鋼水澆注溫度1450°C ；⑤鑄件經(jīng)打磨清理后進行粗加工，然后隨爐加熱至1010°C，保溫池后，油冷 40min,再空冷至溫度低于250°C后，繼續(xù)入爐加熱至260°C，保溫后，爐冷至溫度低于 120°C后出爐空冷至室溫，最后精加工至規(guī)定尺寸和精度。含鋁!^e-Cr-B耐磨合金鑄件的成分見表1，含鋁!^e-Cr-B耐磨合金鑄件的力學(xué)性能見表2。表1含鋁!^e-Cr-B耐磨合金鑄件成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％ )
權(quán)利要求
1.含鋁!^e-Cr-B耐磨合金，其特征在于，化學(xué)組成及質(zhì)量百分?jǐn)?shù)％為0.35 0. 50C， 12. 0 14. OCr, 1. 5 1. 8B，3. 0 3· 5Α1,1. 2 1. 5Si，0. 08 0. 15La，0. 08 0. 15Ce, 0. 22 彡 La+Ce 彡 0. 28,0. 10 0. 15Ti，0. 32 0. 38Na，0. 12 0. 20Zn，0. 16 0. 20Mg，Mn < 0. 50，S < 0. 035，P < 0. 035，余量為 Fe。
2.權(quán)利要求1的含鋁!^e-Cr-B耐磨合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟①將廢鋼和鉻鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵；②將鋼水溫度升至1530 1550°C，加入硼鐵和金屬鋁，爐前調(diào)整成分合格后將溫度升至1560 1580°C時出爐；③將鈦鐵、金屬鋅、稀土鎂合金和含鈉變質(zhì)劑破碎至粒度為6 IOmm的小塊，經(jīng)150 180°C烘干2 池后，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進行復(fù)合變質(zhì)處理；④用普通鑄造方法成形，鋼水澆注溫度1440 1460°C；⑤鑄件經(jīng)打磨清理后進行粗加工，然后隨爐加熱至1000 1020°C，保溫2 池后，油冷30 50min，再空冷至溫度低于250°C后，繼續(xù)入爐加熱至250 280°C，保溫6 8h后， 爐冷至溫度低于120°C后出爐空冷至室溫，最后精加工至規(guī)定尺寸和精度。
全文摘要
含鋁Fe-Cr-B耐磨合金及其制備方法，屬于高溫耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域。合金的化學(xué)組成成分及質(zhì)量百分?jǐn)?shù)％是0.35～0.50C，12.0～14.0Cr，1.5～1.8B，3.0～3.5Al，1.2～1.5Si，0.08～0.15La，0.08～0.15Ce，0.22≤La+Ce≤0.28，0.10～0.15Ti，0.32～0.38Na，0.12～0.20Zn，0.16～0.20Mg，Mn＜0.50，S＜0.035，P＜0.035，余量為Fe。該合金經(jīng)熔煉、鑄造成形、機械加工和淬火及回火處理后，具有硬度高和抗高溫磨損性能好，還具有較低的生產(chǎn)成本，推廣應(yīng)用具有較好的經(jīng)濟效益。
文檔編號C22C38/32GK102251184SQ20111019401
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者于震, 周榮, 岑啟宏, 竇永平, 符寒光, 蔣業(yè)華, 郭紅星, 郭長慶, 雷永平 申請人:北京工業(yè)大學(xué)