本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合金屬材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

金屬，特別是碳素鋼所代表的鐵類金屬材料由于可得到高強(qiáng)度和硬度，與其它金屬相比廉價，所以被最多地使用。由于鐵類金屬與鉻、鎳、鈷相比耐腐蝕性、耐熱性差，所以由于銹的產(chǎn)生或氧化膜的增長而易在耐久性方面產(chǎn)生問題。因此，多數(shù)情況下是使用對鐵類金屬材料施加樹脂涂裝或襯墊而成的材料。

金屬材料的應(yīng)用范圍極為廣泛，其中汽車制造中所用的金屬材料非常多，這其中金屬材料的強(qiáng)度和抗沖擊不夠是目前主要解決的一大因素。金屬模具在工業(yè)上常用，現(xiàn)有技術(shù)的模具制造方法是采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，要經(jīng)過下料、鍛坯、退火、初加工、精加工、淬火、回火、打磨、修模等十幾道工序完成，其中后工序的淬火工藝要求嚴(yán)格，其報(bào)廢率也較大，制造要一年時間才能夠完成，如果在最后的淬火工藝出現(xiàn)問題，如淬火溫度控制不好模具硬度達(dá)不到要求，或淬裂導(dǎo)致報(bào)廢，則損失重大。

但是，為了保持鐵本身所具有的耐熱性或耐磨損性、導(dǎo)電性(抗靜電性)等，有必要解決耐腐蝕性或?qū)щ娦缘日n題。另一方面，在不適用樹脂涂裝或襯墊的用途中，目前為止多使用將鉻、鎳、鉬等合金化而獲得的不銹鋼。但是，上述合金的使用因近年來由于資源價格的高漲所帶來的經(jīng)濟(jì)方面的理由而難以采用的情況正在增加。作為彌補(bǔ)鐵類金屬材料的耐腐蝕性、耐熱性、附著性等問題點(diǎn)的現(xiàn)有技術(shù)，除磷酸鹽處理外，通過鉻酸的處理是有效的。但是，由于近年來世界性的環(huán)境控制，鉻酸逐漸處于難以使用的狀況。

因此，如何研究提高金屬材料的附著性、耐腐蝕性、耐熱性的性能，并且采用合適的加工方法，得到性能優(yōu)異的金屬材料的同時，也可以達(dá)到節(jié)約資源，節(jié)約成本的目的，是目前該領(lǐng)域的技術(shù)人員急需解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種復(fù)合金屬材料及其制備方法，該種金屬材料成本低，強(qiáng)度高，具有良好的機(jī)械加工性能，耐腐蝕及高溫，其制備方法簡單，制備周期短，生產(chǎn)效率高。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種復(fù)合金屬材料，包括以下按重量百分比計(jì)的原料：c：0.62～1.18％、si：1.33～1.87％、al：0.08～0.16％、mn：0.35～0.67％、mo：0.06～0.14％、cr：0.10～0.32％、p：0.05～0.09％，余量為fe。

進(jìn)一步地，所述金屬材料包括以下按重量百分比計(jì)的原料：c：0.70～1.10％、si：1.41～1.80％、al：0.10～0.13％、mn：0.40～0.60％、mo：0.08～0.12％、cr：0.15～0.26％、p：0.07～0.09％，余量為fe。

更進(jìn)一步地，所述金屬材料包括以下按重量百分比計(jì)的原料：c：0.90％、si：1.62％、al：0.12％、mn：0.50％、mo：0.10％、cr：0.21％、p：0.08％，余量為fe。

上述的一種復(fù)合金屬材料的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)按所述百分比稱取所需原料；

(2)先將原料置于熔爐中進(jìn)行融化處理，得母液；

(3)將所得母液澆鑄至預(yù)定模具中；

(4)將澆鑄后的合金脫模冷卻；

(5)最后將半成品合金進(jìn)行回火熱處理即可。

進(jìn)一步地，在上述步驟(2)中，所述熔爐的熔煉溫度為1520-1680℃，熔煉時間為1-2h。

進(jìn)一步地，在上述步驟(3)中，所述澆鑄是將母液按照亞或共析鋼的熔化期到還原期期間，先在910-980℃的溫度下進(jìn)行澆鑄30-40min，之后升溫至1020-1160℃的溫度下，連續(xù)澆鑄40-50min，最后升溫至1250-1430℃的溫度下，連續(xù)澆鑄30-40min。

進(jìn)一步地，在上述步驟(4)中，所述脫模冷卻是在820-860℃溫度下對合金進(jìn)行脫模，之后置于冷空氣內(nèi)進(jìn)行冷卻，冷空氣溫度為8-12℃，冷卻時間為1-2h。

進(jìn)一步地，在上述步驟(5)中，所述回火熱處理步驟是先將合金冷卻至480-520℃后，再進(jìn)行升溫處理，將溫度升至760-820℃，保溫15-25min，最后降溫處理，將溫度降至360-420℃，保溫20-30min。

本發(fā)明具有如下的有益效果：

(1)本發(fā)明的復(fù)合金屬材料制備簡單，原料中減少了稀有金屬及貴金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，減少了生產(chǎn)成本，且制備周期短，生產(chǎn)效率高，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，具有良好的市場前景；

(2)本發(fā)明的復(fù)合金屬材料，具有良好的機(jī)械加工性能，高焊接性，原料中適當(dāng)增加中硅含量，并加入微量鉻錳等合金元素，可大大提高合金材料的強(qiáng)度；加入少量鋁、磷及鉬元素，降低合金中碳含量則可得到超低碳貝氏體組夠其強(qiáng)度很高，并保持較好的塑性和韌性，可塑性強(qiáng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

一種復(fù)合金屬材料，包括以下按重量百分比計(jì)的原料：c：0.62％、si：1.33％、al：0.08％、mn：0.35％、mo：0.06％、cr：0.10％、p：0.05％，余量為fe。

上述的一種復(fù)合金屬材料的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)先將上述原料置于熔爐中進(jìn)行融化處理，得母液，且熔爐的熔煉溫度為1520℃，熔煉時間為1h；

(2)將母液按照亞或共析鋼的熔化期到還原期期間，先在910℃的溫度下進(jìn)行澆鑄30min，之后升溫至1020℃的溫度下，連續(xù)澆鑄40min，最后升溫至1250℃的溫度下，連續(xù)澆鑄30min；

(3)將澆鑄后的合金在820℃溫度下對合金進(jìn)行脫模，之后置于冷空氣內(nèi)進(jìn)行冷卻，冷空氣溫度為8℃，冷卻時間為1h；

(4)最后將半成品合金先冷卻至480℃后，再進(jìn)行升溫處理，將溫度升至760℃，保溫15min，最后降溫處理，將溫度降至360℃，保溫20min，即制得本發(fā)明的復(fù)合金屬材料。

實(shí)施例2

一種復(fù)合金屬材料，包括以下按重量百分比計(jì)的原料：c：0.70％、si：1.41％、al：0.10％、mn：0.40％、mo：0.08％、cr：0.15％、p：0.07％，余量為fe。

上述的一種復(fù)合金屬材料的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)先將上述原料置于熔爐中進(jìn)行融化處理，得母液，且熔爐的熔煉溫度為1550℃，熔煉時間為1.2h；

(2)將母液按照亞或共析鋼的熔化期到還原期期間，先在930℃的溫度下進(jìn)行澆鑄32min，之后升溫至1050℃的溫度下，連續(xù)澆鑄42min，最后升溫至1260℃的溫度下，連續(xù)澆鑄32min；

(3)將澆鑄后的合金在830℃溫度下對合金進(jìn)行脫模，之后置于冷空氣內(nèi)進(jìn)行冷卻，冷空氣溫度為9℃，冷卻時間為1.2h；

(4)最后將半成品合金先冷卻至490℃后，再進(jìn)行升溫處理，將溫度升至770℃，保溫18min，最后降溫處理，將溫度降至370℃，保溫22min，即制得本發(fā)明的復(fù)合金屬材料。

實(shí)施例3

一種復(fù)合金屬材料，包括以下按重量百分比計(jì)的原料：c：0.90％、si：1.62％、al：0.12％、mn：0.50％、mo：0.10％、cr：0.21％、p：0.08％，余量為fe。

上述的一種復(fù)合金屬材料的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)先將上述原料置于熔爐中進(jìn)行融化處理，得母液，且熔爐的熔煉溫度為1600℃，熔煉時間為1.5h；

(2)將母液按照亞或共析鋼的熔化期到還原期期間，先在950℃的溫度下進(jìn)行澆鑄35min，之后升溫至1080℃的溫度下，連續(xù)澆鑄45min，最后升溫至1350℃的溫度下，連續(xù)澆鑄35min；

(3)將澆鑄后的合金在840℃溫度下對合金進(jìn)行脫模，之后置于冷空氣內(nèi)進(jìn)行冷卻，冷空氣溫度為10℃，冷卻時間為1.5h；

(4)最后將半成品合金先冷卻至500℃后，再進(jìn)行升溫處理，將溫度升至790℃，保溫20min，最后降溫處理，將溫度降至390℃，保溫25min，即制得本發(fā)明的復(fù)合金屬材料。

實(shí)施例4

一種復(fù)合金屬材料，包括以下按重量百分比計(jì)的原料：c：1.10％、si：1.80％、al：0.13％、mn：0.60％、mo：0.12％、cr：0.26％、p：0.09％，余量為fe。

上述的一種復(fù)合金屬材料的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)先將上述原料置于熔爐中進(jìn)行融化處理，得母液，且熔爐的熔煉溫度為1650℃，熔煉時間為1.8h；

(2)將母液按照亞或共析鋼的熔化期到還原期期間，先在960℃的溫度下進(jìn)行澆鑄38min，之后升溫至1140℃的溫度下，連續(xù)澆鑄48min，最后升溫至1400℃的溫度下，連續(xù)澆鑄38min；

(3)將澆鑄后的合金在850℃溫度下對合金進(jìn)行脫模，之后置于冷空氣內(nèi)進(jìn)行冷卻，冷空氣溫度為11℃，冷卻時間為1.8h；

(4)最后將半成品合金先冷卻至510℃后，再進(jìn)行升溫處理，將溫度升至800℃，保溫22min，最后降溫處理，將溫度降至400℃，保溫28min，即制得本發(fā)明的復(fù)合金屬材料。

實(shí)施例5

一種復(fù)合金屬材料，包括以下按重量百分比計(jì)的原料：c：1.18％、si：1.87％、al：0.16％、mn：0.67％、mo：0.14％、cr：0.32％、p：0.09％，余量為fe。

上述的一種復(fù)合金屬材料的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)先將上述原料置于熔爐中進(jìn)行融化處理，得母液，且熔爐的熔煉溫度為1680℃，熔煉時間為2h；

(2)將母液按照亞或共析鋼的熔化期到還原期期間，先在980℃的溫度下進(jìn)行澆鑄40min，之后升溫至1160℃的溫度下，連續(xù)澆鑄50min，最后升溫至1430℃的溫度下，連續(xù)澆鑄40min；

(3)將澆鑄后的合金在860℃溫度下對合金進(jìn)行脫模，之后置于冷空氣內(nèi)進(jìn)行冷卻，冷空氣溫度為12℃，冷卻時間為2h；

(4)最后將半成品合金先冷卻至520℃后，再進(jìn)行升溫處理，將溫度升至820℃，保溫25min，最后降溫處理，將溫度降至420℃，保溫30min，即制得本發(fā)明的復(fù)合金屬材料。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。