一種特種耐磨合金材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種特種耐磨合金材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳0.1-0.3、硅0.3-0.5、硼0.1-0.2、鉻3.0-3.3、鎳11.0-11.5、鈷3.3-3.5、Mo0.2-0.5、Cu0.6-0.8、Os0.01-0.03、Ir0.003-0.005、Ru0.004-0.006、Rh1.0-2.5、P≤0.030、S≤0.030、余量為鐵。本發(fā)明通過(guò)使用稀土元素和其他金屬原料組合，合理設(shè)置配比和生產(chǎn)工藝，合理設(shè)置投放次序，形成的合金材料具有較好的綜合力學(xué)性能，尤其具有強(qiáng)度和硬度高、耐磨性極好等特點(diǎn)，可以顯著延長(zhǎng)抗磨部件壽命，降低機(jī)械的損壞率，增加了安全系數(shù)；并使用部分廢鐵作為原料，使合金的質(zhì)量穩(wěn)定均一；通過(guò)加入精煉劑，氣孔度降低1-2度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種特種耐磨合金材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種特種耐磨合金材料及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]合金鋼的發(fā)展已經(jīng)有100多年的歷史了，到目前為止，多種多樣的合金鋼在工業(yè)上被應(yīng)用，主要有以下類(lèi)型:調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、工具鋼、高速鋼、模具鋼、高中低碳合金鋼等，目前為止，雖然合金鋼技術(shù)得到很大發(fā)展，但是，仍有很多問(wèn)題存在，如耐磨度、硬度、防銹性能、耐腐蝕性能、耐高低溫性能、脆性、韌性、成本等不能兼顧，在很多場(chǎng)合還不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的要求，還需要進(jìn)一步改進(jìn)，以提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高安全性，為高精尖技術(shù)發(fā)展提供保障，為社會(huì)發(fā)展提供動(dòng)力，任務(wù)還很艱巨。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種特種耐磨合金材料及其制備方法，該合金材料具有高的耐磨性和硬度。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種特種耐磨合金材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 0.1-0.3、硅 0.3-0.5、硼 0.1-0.2、鉻 3.0-3.3、鎳 11.0-11.5、鈷 3.3-3.5、Mo0.2-0.5、Cu0.6-0.8、Os0.01-0.03、Ir0.003-0.005、Ru0.004-0.006、Rhl.0-2.5、P ≤ 0.030、S≤0.030、余量為鐵。
[0005]所述的特種耐磨合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(1)、將生鐵與廢鐵按1:2比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)來(lái)源；進(jìn)行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、硼；(2 ) Cu、Os、Ir ; (3 )鉻、鎳、鈷；(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為8-10分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:
先由室溫以200-230°C/小時(shí)速率升溫至915-925°C，保溫3-4小時(shí)；再以140_160°C /小時(shí)速率降溫至620-630 V，保溫30-60分鐘；再以100-120 °C /小時(shí)速率降溫至320-340°C，保溫2-3小時(shí)；再以再以150_170°C /小時(shí)速率升溫至520_540°C，保溫2_3小時(shí)，取出空冷即得。
[0007]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、粘土 13-16、輕質(zhì)碳酸鈣
2-3、二氧化硅2-3、氧化鋅1-2、硅灰石粉3-4、氫氧化鎂10-12、硅藻土 4_5、氫氧化鋁8_10、玉石粉3-4、蒙脫石l-2、BaC03 3-4,BaF2 2-3 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量
2-3%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、1-2%的納米碳粉，混合均勻后，在8_15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3-4小時(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0008]本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過(guò)使用稀土元素和其他原料組合，合理設(shè)置配比和生產(chǎn)工藝，合理設(shè)置投放次序，形成的合金材料具有較好的綜合力學(xué)性能，尤其具有強(qiáng)度和硬度高、耐磨性極好等特點(diǎn)，可以顯著延長(zhǎng)抗磨部件壽命，降低機(jī)械的損壞率，增加了安全系數(shù)；并使用部分廢鐵作為原料，使合金的質(zhì)量穩(wěn)定均一。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，得到有效的控制，不會(huì)在鑄件表面產(chǎn)生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級(jí)左右。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種特種耐磨合金材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為--碳0.1-0.3、硅 0.3-0.5、硼 0.1-0.2、鉻 3.0-3.3、鎳 11.0-11.5、鈷 3.3-3.5、Mo0.2-0.5、Cu0.6-0.8、Os0.01-0.03、Ir0.003-0.005、Ru0.004-0.006、Rhl.0-2.5、P ≤ 0.030、S ≤ 0.030、余量為 鐵。
[0010]所述的特種耐磨合金材料的生產(chǎn)方法為:
(I)、將生鐵與廢鐵按1:2比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)來(lái)源；進(jìn)行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、硼；(2 ) Cu、Os、Ir ; (3 )鉻、鎳、鈷；(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為9分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以2101:/小時(shí)速率升溫至9201:，保溫3.5小時(shí)；再以150°C /小時(shí)速率降溫至625°C，保溫46分鐘；再以110°C /小時(shí)速率降溫至330°C，保溫2.5小時(shí)；再以再以160°C /小時(shí)速率升溫至530°C，保溫2.4小時(shí)，取出空冷。
[0012]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉4、粘土 13、輕質(zhì)碳酸鈣2、二氧化硅3、氧化鋅1、硅灰石粉4、氫氧化鎂12、硅藻土 4、氫氧化鋁8、玉石粉3、蒙脫石2、BaC03 3、BaF2 2 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量2-3%的硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-550、1-2%的納米碳粉，混合均勻后，在8-15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒
3-4小時(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0013]本發(fā)明特種耐磨合金材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1056MPa，屈服強(qiáng)度840MPa，延伸率14%，斷面收縮率27%，沖擊吸收功53J，沖擊韌性64J/cm2，硬度295HB。
【權(quán)利要求】
1.一種特種耐磨合金材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 0.1-0.3、硅 0.3-0.5、硼 0.1-0.2、鉻 3.0-3.3、鎳 11.0-11.5、鈷 3.3-3.5、Mo0.2-0.5、Cu0.6-0.8、Os0.01-0.03、Ir0.003-0.005、Ru0.004-0.006、Rhl.0-2.5、P ≤ 0.030、S≤0.030、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種耐磨合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (1)、將生鐵與廢鐵按1:2比例投入爐中熔化作為鐵基質(zhì)來(lái)源；進(jìn)行脫硫、脫氧、合金化、采用精煉劑精煉、澆鑄、鑄后熱處理等； (2)、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、硼；(2)Cu、0S、Ir ; (3)鉻、鎳、鈷；(4)其它剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為8-10分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的特種耐磨合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200-230°C /小時(shí)速率升溫至915-925°C，保溫3-4小時(shí)；再以140-1600C /小時(shí)速率降溫至620-630°C，保溫30-60分鐘；再以100_120°C /小時(shí)速率降溫至320-340°C，保溫2-3小時(shí)；再以150_170°C /小時(shí)速率升溫至520_540°C，保溫2_3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的特種耐磨合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、粘土 13-16、輕質(zhì)碳酸鈣2-3、二氧化硅2_3、氧化鋅1-2、硅灰石粉3-4、氫氧化鎂10-12、硅藻土 4-5、氫氧化鋁8_10、玉石粉3_4、蒙脫石l-2、BaC03 3-4, BaF2 2_3 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量2-3%的硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-550、1-2%的納米碳粉，混合均勻后，在8-15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3-4小時(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號(hào)】C22C33/04GK103667972SQ201310550328
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】梅百榮, 徐志勇 申請(qǐng)人:銅陵安東鑄鋼有限責(zé)任公司