一種含硼鉻鉬鎳耐磨合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種含硼鉻鉬鎳耐磨合金及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 材料的磨損是冶金礦山、建材水泥、建設機械和火力發(fā)電等行業(yè)造成設備失效和 材料破壞的一個重要原因，也是造成經(jīng)濟損失最多的原因之一，因此研宄和開發(fā)生產(chǎn)工藝 簡單、生產(chǎn)成本低廉、強度、硬度高、韌性、耐磨性好的新型耐磨材料，對于減少金屬材料的 磨損無疑具有十分重要的意義。目前，國內(nèi)外通用耐磨材料主要有高錳鋼、合金白口鑄鐵及 中、低合金耐磨鋼。上個世紀發(fā)明的高錳鋼在我國耐磨材料中仍占主導地位，但對于一些特 殊抗磨要求來說，高錳鋼韌性有余而耐磨性不足；各類合金白口鑄件硬度高、耐磨性好，但 韌性較差，安全可靠性低；中低合金耐磨鋼介于前兩者之間，但目前缺少通用技術(shù)標準，化 學成份和生產(chǎn)工藝混亂，產(chǎn)品穩(wěn)定性差，使用效果波動性很大。為了進一步提高高錳鋼、合 金白口鑄鐵等的耐磨性和綜合機械性能，可以考慮在成分上添加適合的合金元素和選擇適 當?shù)暮辖鹋浔纫约皟?yōu)化的熱處理工藝來實現(xiàn)。研宄、開發(fā)一種新型的含硼鉻鉬鎳耐磨合金 必將帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
[0003] 公開于該【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應 當被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)方案，發(fā)明一種含硼鉻鉬鎳耐磨合金，旨在提供一種更安 全、耐磨、韌性佳的合金。
[0005] 本發(fā)明的另一個目的為提供一種簡捷易操作、工藝流程簡單的、成本低的制備方 法，旨在制備出一種含硼鉻鉬鎳耐磨合金。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：
[0007] -種含硼鉻鉬鎳耐磨合金，按照質(zhì)量百分比，由以下化學成分組成： CO. 30-0. 50%, B 0.8-2. 6%, Mn 0.5-1. 8%, Si 0.4-1.0%, Cr 4. 0-6. 0%,Mo 2. 0-4. 5%, Ni 0. 8-2. 0%,V 3. 5-5. 5 %, Ce 0. 02-0. 04 %, La 0. 02-0. 04 %, Mg 0. l〇-〇. 20 %, Ca 0· 01-0. 03%，Ba (λ 05-0. 10%，S 彡(λ 040, P 彡（λ 040,余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
[0008] -種如上所述的含硼鉻鉬鎳耐磨合金的制備方法，其制備步驟包括熔煉和熱處 理；
[0009] 其中，所述熔煉采用中頻感應爐進行，其步驟為：
[0010] (1)將廢鋼和鉻鐵置入爐中加熱熔化，鋼水熔清后依次加入鎳鐵、硅鐵、錳鐵、鉻 鐵；
[0011] (2)爐前檢測合金成分含量，并按照質(zhì)量百分比，化學成分組成為CO. 30-0. 50%， B 0.8-2. 6%,Mn 0.5-1. 8%, Si 0.4-1.0%, Cr 4. 0-6. 0%, Mo 2. 0-4. 5%, Ni 0. 8-2. 0%, V 3. 5-5. 5%, Ce 0. 02-0. 04%, La 0. 02-0. 04%, Mg 0. l〇-〇. 20%, Ca 0. 01-0. 03%, Ba 0. 05-0. 10%，S彡0. 040, P彡0. 040為準，添加相應成分至達標；
[0012] (3)升溫至1560-1580°c，然后按Ikg/噸加入硅鋁鈣脫氧劑和硅鋇合金孕育劑，再 加入釩鐵、硼鐵，攪拌使其充分熔化；
[0013] (4)加入鑭鐵、鈰鐵和稀土鎂合金（RE-Mg)復合變質(zhì)劑對鋼水進行復合變質(zhì)處理；
[0014] (5)澆注成型，鋼水澆注溫度為1500-1530°C，得鑄件；
[0015] 上述鑄件經(jīng)打磨清理后，進行后續(xù)的熱處理，步驟為：
[0016] (6)隨爐加熱從室溫以120-140°C /小時速率升溫至845-885°C，保溫3-4小時；
[0017] (7)以90-100°C /小時速率升溫至1010-1050°C，保溫2-3小時；
[0018] (8)以110-130°C /小時速率降溫至260-300°C，保溫8-10小時；
[0019] (9)爐冷至溫度為160°C時出爐，置入120-150°C溶劑油中，冷卻即得。
[0020] 優(yōu)選的是，步驟（3)中加入的硅鋁鈣脫氧劑和硅鋇合金孕育劑各占一半的量。
[0021] 其中各合金所具有的主要功能為：
[0022] 碳（C):碳含量越高，鋼的強度和硬度值增加，塑性和韌性值降低，控制含量為 0. 30-0. 50% ；
[0023] 錳（Mn):提高強度，硬度和耐磨性，控制含量為0. 5-1. 8% ;
[0024] 硅（Si):強化鐵素體，提高抗拉強度和屈服強度，提高耐熱性和耐蝕性，降低韌性 和塑性，控制含量為0. 4-1. 0% ;
[0025] 鉻（Cr):降低鋼的導熱性，能提高耐磨性，控制含量為4. 0-6. 0% ;
[0026] 鑰（Mo):強化鐵素體，提尚尚溫性能，改善脆性，控制含量為2. 0-4. 5% ;
[0027] 釩（V):與碳、氧、氮都有極強的親和力，與之形成相應的極為穩(wěn)定的化合物，釩是 一種良好的脫氧劑，同時可細化鋼的鑄態(tài)組織和碳化物的分布情況，可提高鋼的強度和韌 性，控制含量為3. 5-5. 5% ;
[0028] 硼：硼是含硼鉻鉬鎳耐磨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，有利于改善含硼高鉻耐磨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，使含硼高鉻耐 磨合金的強度和韌性大幅度降低，綜合考慮，將硼含量控制在〇. 8-2. 6%。
[0029] 稀土鎂合金（RE-Mg):微量的稀土有利于改善鑄態(tài)結(jié)晶組織，細化晶粒，凈化晶 界，去除鋼中的有害雜質(zhì)，控制Mg的含量為0. 10-0. 20%。
[0030] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0031] 本發(fā)明的含硼鉻鉬鎳耐磨合金，具有良好的強度和韌性以及出色的耐磨性，拉伸 強度為1600MPa，其耐磨性為高錳鋼的4. 8-8. 3倍，淬透性與淬硬性好，硬度達到66HRC，沖 擊韌性達68J/cm2,延伸率達15%。該含硼鉻鉬鎳耐磨合金適合在高沖擊的工況下作為耐 磨材料。
【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合【具體實施方式】進行詳細描述，但應當理解本發(fā)明的保護范圍并不受具體 實施方式的限制。
[0033] 實施例1
[0034] 一種含硼鉻鉬鎳耐磨合金的制備方法，采用中頻感應爐進行熔煉
[0035] (1)將廢鋼和鉻鐵置入爐中加熱熔化，鋼水熔清后依次加入鎳鐵、硅鐵、錳鐵、鉻 鐵；
[0036] (2)爐前檢測合金成分含量，并按照質(zhì)量百分比，化學成分組成為CO. 30-0. 50%， B 0.8-2. 6%,Mn 0.5-1. 8%, Si 0.4-1.0%, Cr 4. 0-6. 0%, Mo 2. 0-4. 5%, Ni 0. 8-2. 0%, V 3. 5-5. 5%, Ce 0. 02-0. 04%, La 0. 02-0. 04%, Mg 0. 10-0. 20%, Ca 0. 01-0. 03%, Ba 0. 05-0. 10%，S彡0. 040, P彡0. 040為準，添加相應成分至達標；
[0037] (3)升溫至1560_1580°C，然后按Ikg/噸加入硅鋁鈣脫氧劑和硅鋇合金孕育劑，再 加入釩鐵、硼鐵，攪拌使其充分熔化；
[0038] (4)加入鑭鐵、鈰鐵和稀土鎂合金（RE-Mg)復合變質(zhì)劑對鋼水進行復合變質(zhì)處理；
[0039] (5)澆注成型，鋼水澆注溫度為1500°C，得鑄件；
[0040] 待鑄件冷卻至30°C及其以下，即可取出，然后打磨清理，繼續(xù)放入爐中，進行后續(xù) 的熱處理：
[0041] (6)隨爐加熱從室溫以120°C /小時速率升溫至845°C，保溫4小時；
[0042] (7)以90°C /小時速率升溫至IOKTC，保溫3小時；
[0043] (8)以110°C /小時速率降溫至260°C，保溫10小時；
[0044] (9)爐冷至溫度為160°C時出爐