本發(fā)明涉及鋼材生產(chǎn)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種高強(qiáng)耐磨鋼材及其制作方法。
背景技術(shù)：
：鋼材是國家建設(shè)和實(shí)現(xiàn)四化必不可少的重要物資，其應(yīng)用廣泛、品種繁多，根據(jù)斷面形狀的不同，鋼材一般分為型材、板材、管材和金屬制品四大類。一般為了提高鋼材的強(qiáng)度，通常為通過添加合金元素，使鋼材合金化，進(jìn)而進(jìn)行控制軋制、控制冷卻、淬火回火等熱處理或添加沉淀硬化元素等。合金結(jié)構(gòu)鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機(jī)、船舶、汽輪機(jī)、重型機(jī)床的各種傳動(dòng)件和緊固件。對(duì)于合金鋼材，高硬度、高強(qiáng)度及高耐磨性等使重要的質(zhì)量指標(biāo)，只有達(dá)到高硬度、高強(qiáng)度及高耐磨性，才能延長合金鋼材的使用壽命，進(jìn)而保證應(yīng)用合金鋼材的汽車、船舶等領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展。然而目前的合金鋼材的硬度、強(qiáng)度、耐磨性等仍有待提高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)耐磨鋼材及其制作方法，所述制作方法簡單有效，且所制作得到的鋼材具有良好的硬度、耐磨性、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種高強(qiáng)耐磨鋼材，主要由如下重量份的組分混合制得：硅5-10％、鎢3-6％、錳3-6％、磷2-5％、硫2-5％、碳0.2-3％、鈮0.1-3％、鈦0.1-2％、鉬3-10％、鉻2-6％、硼1-4％、粘結(jié)劑3-8％、耐磨劑0.5-5％、阻燃劑0.1-3％、成型劑1-5％、增強(qiáng)劑0.2-6％和抗氧化劑1-5％，余量為鐵。優(yōu)選地，所述高強(qiáng)耐磨鋼材主要由如下重量份的組分混合制得：硅8％、鎢5％、錳5％、磷4％、硫3％、碳1％、鈮2％、鈦1％、鉬6％、鉻4％、硼2％、粘結(jié)劑5％、耐磨劑2.5％、阻燃劑2％、成型劑3％、增強(qiáng)劑4％和抗氧化劑3％，余量為鐵。優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為超細(xì)硅微粉，所述超細(xì)硅微粉的目數(shù)為1250-1400目。優(yōu)選地，所述耐磨劑為聚碳酸酯或聚苯醚與釩按重量比為1:0.1-0.2的比例混合均勻而成。優(yōu)選地，所述阻燃劑為聚氯乙烯與十溴二苯乙烷按重量比為1:3-6的比例混合均勻而成。優(yōu)選地，所述成型劑為聚乙二醇、石蠟或sd-b成型劑中的一種或兩種以上。優(yōu)選地，所述增強(qiáng)劑為聚酰亞胺或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。優(yōu)選地，所述抗氧化劑為沒食子酸丙酯、叔丁基對(duì)羥基茴香醚或叔丁基對(duì)苯二酚中的一種或兩種以上。本發(fā)明還提供了一種所述的高強(qiáng)耐磨鋼材的制作方法，包括如下步驟：(1)稱取上述重量份原料；(2)將稱取的硅、鎢、錳、磷、硫、碳、鈮、鈦、鉬、鉻、硼、成型劑、增強(qiáng)劑、三分之一的耐磨劑、三分之一的阻燃劑和三分之一的抗氧化劑加入鐵中，攪拌均勻后加入粘結(jié)劑粘結(jié)，通過高溫?zé)Y(jié)，得到成型合金鋼；(3)將剩余的耐磨劑、阻燃劑和抗氧化劑混合均勻后通過噴涂機(jī)噴涂至步驟(2)得到的成型合金鋼表面，再將經(jīng)過熱壓燒結(jié)，最后得到所述高強(qiáng)耐磨鋼材。優(yōu)選地，所述高溫?zé)Y(jié)的溫度為1000-1200℃，所述高溫?zé)Y(jié)的時(shí)間為3-5小時(shí)；所述熱壓燒結(jié)的壓力為30-40mpa。本發(fā)明所使用的部分組分的作用介紹如下：鈮對(duì)鋼材具有細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用，不僅可以提高鋼的強(qiáng)度，還可提高鋼的韌性、抗高溫氧化性和耐腐蝕性，降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，獲得良好的成型性能鈦是較強(qiáng)的脫氧劑，當(dāng)鋼中加入少量的鈦，可顯著提高鋼的強(qiáng)度，而其塑性略有降低。鉬作為鋼的合金化元素，可以提高鋼的強(qiáng)度，特別是高溫強(qiáng)度和韌性；提高鋼在酸堿溶液和液態(tài)金屬中的抗蝕性；提高鋼的耐磨性和改善淬透性、焊接性和耐熱性。鉬是一種良好的形成碳化物的元素，在煉鋼的過程中不氧化，可單獨(dú)使用也可與其他合金元素共同使用。鉻可提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，使鋼具有良好的高溫抗氧化性和抗腐蝕性，且鉻還可增加鋼的熱強(qiáng)性。硼是微量合金元素，可以改善冶金工業(yè)中燒結(jié)礦的質(zhì)量，降低熔點(diǎn)、減小膨脹，提高強(qiáng)度硬度。硼及其化合物也是冶金工業(yè)的助溶劑和冶煉硼鐵硼鋼的原料，加入硼化鈦、硼化鋰、硼化鎳，可以冶煉耐熱的特種合金。聚碳酸酯(pc)有很高的韌性，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為600～900j/m。pc的彎曲模量可達(dá)2400mpa以上，樹脂可加工制成大的剛性制品。pc材料具有阻燃性，耐磨，與釩混合后加入鋼材中，具有更高的耐磨性。聚苯醚有突出的電絕緣性和耐水性優(yōu)異，有較好的耐磨性和電性能，尺寸穩(wěn)定性好。有較高的耐熱性，玻璃化溫度為211度，熔點(diǎn)為268度，加熱至330度有分解傾向，ppo的含量越高其耐熱性越好，熱變形溫度可達(dá)190度。聚苯醚與釩混合后加入鋼材中，具有更高的耐磨性。聚氯乙烯具有阻燃(阻燃值為40以上)、耐化學(xué)藥品性高(耐濃鹽酸、濃度為90％的硫酸、濃度為60％的硝酸和濃度20％的氫氧化鈉)、機(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好的優(yōu)點(diǎn)。但聚氯乙烯對(duì)光、熱的穩(wěn)定性較差。在不加熱穩(wěn)定劑的情況下，聚氯乙烯100℃時(shí)即開始分解，130℃以上分解更快。硬質(zhì)聚氯乙烯有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊能力，可單獨(dú)用做結(jié)構(gòu)材料。十溴二苯乙烷是一種使用范圍廣泛的廣譜添加型阻燃劑，其溴含量高，熱穩(wěn)定性好，抗紫外線性能佳，較其他溴系阻燃劑的滲出性低；特別適用于生產(chǎn)電腦、傳真機(jī)、電話機(jī)、復(fù)印機(jī)、家電等的高檔材料的阻燃。十溴二苯乙烷適用于聚苯乙烯、高苯乙烯、abs、環(huán)氧樹脂、彈性體等膠黏劑和密封劑。聚酰亞胺具有優(yōu)良的機(jī)械性能，未填充的塑料的抗張強(qiáng)度都在100mpa以上，均苯型聚酰亞胺的薄膜(kapton)為170mpa以上，杭州塑盟特?zé)崴苄跃埘啺?tpi)的沖擊強(qiáng)度高達(dá)261kj/m2。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，簡稱abs。abs為不透明狀，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性。abs是一種強(qiáng)度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料結(jié)構(gòu)，具有高強(qiáng)度、低重量的特點(diǎn)。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為：(1)本發(fā)明中添加的鈮、鈦、鉬、鉻、硼等外加劑可改變鋼材的顯微結(jié)構(gòu)，對(duì)鋼材起到細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用，不僅可提高鋼材的強(qiáng)度、硬度和韌性，還可提高鋼材的耐磨性、耐腐蝕性和抗高溫氧化性等性能。在加入鈮、鈦、鉬、鉻、硼等物質(zhì)的基礎(chǔ)上，同時(shí)添加聚碳酸酯或聚苯醚與釩混合而成的可協(xié)同增效的耐磨劑、成型劑、增強(qiáng)劑、阻燃劑和抗氧化劑等助劑，不僅有助于本發(fā)明鋼材的成型，還進(jìn)一步提高了鋼材的強(qiáng)度、耐磨性和抗氧化性，增加了鋼材的阻燃性能。其中阻燃劑為聚氯乙烯與十溴二苯乙烷混合而成，十溴二苯乙烷可彌補(bǔ)聚氯乙烯熱穩(wěn)定性差的不足，提高了該阻燃劑的熱穩(wěn)定性，更好地起到阻燃作用。(2)本發(fā)明鋼材的制作過程中，首先將鐵、硅、鎢、錳、磷等鋼材的主要成分與鈮、鈦、鉬、鉻、硼等外加劑及成型劑、增強(qiáng)劑、部分的耐磨劑、阻燃劑和抗氧化劑等助劑混合燒結(jié)，得到成型合金鋼，使外加劑和助劑充分嵌入鋼材的主要成分中，三者充分混合成型，以改變鋼材的顯微結(jié)構(gòu)，提高鋼材內(nèi)部的強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨性、耐腐蝕性和抗高溫氧化性等性能，再將剩下的耐磨劑、阻燃劑和抗氧化劑混合后以噴涂的方式噴涂至成型合金鋼表面，形成了合金鋼的保護(hù)層，進(jìn)一步提高了本發(fā)明鋼材的強(qiáng)度、硬度、韌性和耐磨性等性能。具體實(shí)施方式下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。以下各金屬材料均為粉末狀。實(shí)施例1本實(shí)施例一種高強(qiáng)耐磨鋼材，主要由如下重量份的組分混合制得：硅5％、鎢3％、錳3％、磷2％、硫2％、碳0.2％、鈮0.1％、鈦0.1％、鉬3％、鉻2％、硼1％、粘結(jié)劑3％、耐磨劑0.5％、阻燃劑0.1％、成型劑1％、增強(qiáng)劑0.2％和抗氧化劑1％，余量為鐵。其中，所述粘結(jié)劑為超細(xì)硅微粉，所述超細(xì)硅微粉的目數(shù)為1250目。所述耐磨劑為聚碳酸酯與釩按重量比為1:0.1的比例混合均勻而成。所述阻燃劑為聚氯乙烯與十溴二苯乙烷按重量比為1:3的比例混合均勻而成。所述成型劑為聚乙二醇。所述增強(qiáng)劑為聚酰亞胺。所述抗氧化劑為沒食子酸丙酯與叔丁基對(duì)羥基茴香醚按1:2的重量比混合而成。本實(shí)施例一種所述的高強(qiáng)耐磨鋼材的制作方法，包括如下步驟：(1)稱取上述重量份原料；(2)將稱取的硅、鎢、錳、磷、硫、碳、鈮、鈦、鉬、鉻、硼、成型劑、增強(qiáng)劑、三分之一的耐磨劑、三分之一的阻燃劑和三分之一的抗氧化劑加入鐵中，攪拌均勻后加入粘結(jié)性良好且可提高鋼材密度的超細(xì)硅微粉粘結(jié)劑粘結(jié)，通過高溫?zé)Y(jié)，其中高溫?zé)Y(jié)的溫度為1000℃，時(shí)間為3小時(shí)，得到成型合金鋼；(3)將剩余的耐磨劑、阻燃劑和抗氧化劑混合均勻后通過噴涂機(jī)噴涂至步驟(2)得到的成型合金鋼表面，再通過熱壓燒結(jié)，其中熱壓燒結(jié)所選用的壓力為30mpa，最后得到所述高強(qiáng)耐磨鋼材。實(shí)施例2一種高強(qiáng)耐磨鋼材，主要由如下重量份的組分混合制得：硅10％、鎢6％、錳6％、磷5％、硫5％、碳3％、鈮3％、鈦2％、鉬10％、鉻6％、硼4％、粘結(jié)劑8％、耐磨劑5％、阻燃劑3％、成型劑5％、增強(qiáng)劑6％和抗氧化劑5％，余量為鐵。其中，所述粘結(jié)劑為超細(xì)硅微粉，所述超細(xì)硅微粉的目數(shù)為1400目。所述耐磨劑為聚苯醚與釩按重量比為1:0.2的比例混合均勻而成。所述阻燃劑為聚氯乙烯與十溴二苯乙烷按重量比為1:6的比例混合均勻而成。所述成型劑為sd-b成型劑。所述增強(qiáng)劑為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。所述抗氧化劑為叔丁基對(duì)羥基茴香醚。本實(shí)施例高強(qiáng)耐磨鋼材的制作方法與實(shí)施例1基本相同，所不同的是高溫?zé)Y(jié)的溫度為1200℃，所述高溫?zé)Y(jié)的時(shí)間為5小時(shí)；所述熱壓燒結(jié)的壓力為40mpa。實(shí)施例3本實(shí)施例一種高強(qiáng)耐磨鋼材，主要由如下重量份的組分混合制得：硅8％、鎢5％、錳5％、磷4％、硫3％、碳1％、鈮2％、鈦1％、鉬6％、鉻4％、硼2％、粘結(jié)劑5％、耐磨劑2.5％、阻燃劑2％、成型劑3％、增強(qiáng)劑4％和抗氧化劑3％，余量為鐵。其中，所述粘結(jié)劑為超細(xì)硅微粉，所述超細(xì)硅微粉的目數(shù)為1300目。所述耐磨劑為聚碳酸酯與釩按重量比為1:0.2的比例混合均勻而成。所述阻燃劑為聚氯乙烯與十溴二苯乙烷按重量比為1:5的比例混合均勻而成。所述成型劑為聚乙二醇與石蠟按2:1的重量比混合而成。所述增強(qiáng)劑為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。所述抗氧化劑為叔丁基對(duì)羥基茴香醚與叔丁基對(duì)苯二酚按1:1的重量比混合而成。本實(shí)施例高強(qiáng)耐磨鋼材的制作方法與實(shí)施例1相同，所不同的是高溫?zé)Y(jié)的溫度為1100℃，所述高溫?zé)Y(jié)的時(shí)間為4小時(shí)；所述熱壓燒結(jié)的壓力為35mpa。對(duì)比例1本對(duì)比例一種高強(qiáng)耐磨鋼材，主要由如下重量份的組分混合制得：硅8％、鎢5％、錳5％、磷4％、硫3％、碳1％、粘結(jié)劑5％、耐磨劑2.5％、阻燃劑2％、成型劑3％、增強(qiáng)劑4％和抗氧化劑3％，余量為鐵。其中，上述粘結(jié)劑、耐磨劑、阻燃劑、成型劑、增強(qiáng)劑和抗氧化劑均為常用的助劑。本對(duì)比例一種高強(qiáng)耐磨鋼材的制備方法包括如下步驟：(1)稱取上述重量份原料；(2)將稱取的硅、鎢、錳、磷、硫、碳、成型劑、增強(qiáng)劑、三分之一的耐磨劑、三分之一的阻燃劑和三分之一的抗氧化劑加入鐵中，攪拌均勻后加入粘結(jié)劑粘結(jié)，通過高溫?zé)Y(jié)，其中高溫?zé)Y(jié)的溫度為1000℃，時(shí)間為3小時(shí)，得到成型合金鋼；(3)將剩余的耐磨劑、阻燃劑和抗氧化劑混合均勻后通過噴涂機(jī)噴涂至步驟(2)得到的成型合金鋼表面，再通過熱壓燒結(jié)，其中熱壓燒結(jié)所選用的壓力為30mpa，最后得到所述高強(qiáng)耐磨鋼材。對(duì)比例2本對(duì)比例一種高強(qiáng)耐磨鋼材，主要由如下重量份的組分混合制得：硅5％、鎢3％、錳3％、磷2％、硫2％、碳0.2％、鈮0.1％、鈦0.1％、鉬3％、鉻2％、硼1％、粘結(jié)劑3％和成型劑1％，余量為鐵。其中，上述粘結(jié)劑為目數(shù)為1300目的超細(xì)硅微粉，成型劑為sd-b成型劑。本對(duì)比例的高強(qiáng)耐磨鋼材的制備方法為：(1)稱取上述重量份原料；(2)將稱取的硅、鎢、錳、磷、硫、碳、鈮、鈦、鉬、鉻、硼和成型劑加入鐵中，攪拌均勻后加入粘結(jié)劑粘結(jié)，通過高溫?zé)Y(jié)，其中高溫?zé)Y(jié)的溫度為1200℃，時(shí)間為3小時(shí)，即得到所述高強(qiáng)耐磨鋼材。對(duì)比例3本對(duì)比例一種高強(qiáng)耐磨鋼材，主要由如下重量份的組分混合制得：硅8％、鎢5％、錳5％、磷4％、硫3％、碳1％、粘結(jié)劑5％和成型劑3％，余量為鐵。其中，上述粘結(jié)劑為一般常用的粘結(jié)劑，成型劑為sd-b成型劑。本對(duì)比例的高強(qiáng)耐磨鋼材的制備方法為：(1)稱取上述重量份原料；(2)將稱取的硅、鎢、錳、磷、硫、碳和成型劑加入鐵中，攪拌均勻后加入粘結(jié)劑粘結(jié)，通過高溫?zé)Y(jié)，其中高溫?zé)Y(jié)的溫度為1200℃，時(shí)間為3小時(shí)，即得到所述高強(qiáng)耐磨鋼材。本申請(qǐng)人對(duì)上述各實(shí)施例和各對(duì)比例所獲得的鋼材的硬度、抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度進(jìn)行比較，得到如下數(shù)據(jù)：布氏硬度(hb)抗拉強(qiáng)度(mpa)屈服強(qiáng)度(mpa)實(shí)施例1181610480實(shí)施例2185625488實(shí)施例3190640496對(duì)比例1138465370對(duì)比例2147490400對(duì)比例3143480364通過上表數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明各實(shí)施例所獲得的鋼材的硬度、抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均高于各對(duì)比例，表明通過在添加鈮、鈦、鉬、鉻、硼等物質(zhì)的基礎(chǔ)上，同時(shí)添加可協(xié)同增效的耐磨劑、成型劑、增強(qiáng)劑、阻燃劑和抗氧化劑等助劑，大大提高了本發(fā)明鋼材的硬度、抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。由于硬度的提高，使鋼材的耐磨性能也得到了較大提高。同時(shí)通過對(duì)本發(fā)明鋼材的阻燃試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明鋼材具有永久性抗燃效果，表明了本發(fā)明中阻燃劑的添加進(jìn)一步提高了鋼材的阻燃性能。上述說明是針對(duì)本發(fā)明較佳可行實(shí)施例的詳細(xì)說明，但實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明的專利申請(qǐng)范圍，凡本發(fā)明所提示的技術(shù)精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應(yīng)屬于本發(fā)明所涵蓋專利范圍。當(dāng)前第1頁12