[发明专利]一种（Fe，Cr）3C 型碳化物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐磨合金技术领域，涉及一种碳化物的制备方法，尤其是一种（Fe，Cr）₃C型碳化物的制备方法。

背景技术

铬系白口铸铁是一类应用非常广泛的重要耐磨材料，由于其组织中大量存在的高硬度（Fe，Cr）₃C碳化物而具有优良的耐磨性。一直以来，（Fe，Cr）₃C型碳化物作为硬质相或增强相出现在铸造合金中，并没有通过其它如粉末冶金等方法制备单一的块体材料。若用该化合物制做某些耐磨零部件（如沥青搅拌机叶片、犁片等），充分发挥其高硬度、高耐磨的特点，具有十分重要的创新价值和工程应用意义。

另外，通过对（Fe，Cr）₃C型碳化物的吉布斯自由能进行计算，其自由能值约：－232.6J/mol，这说明合成（Fe，Cr）₃C从理论上来说是完全可行的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种（Fe，Cr）₃C型碳化物的制备方法，该方法采用三种粉体，采用两步磨粉的方式，能够成功制备出纯净的具有不同晶粒尺度的块体（Fe，Cr）₃C型碳化物。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种（Fe，Cr）₃C型碳化物的制备方法，包括以下步骤：

1）首先，将纯Fe粉、Cr粉和石墨粉按碳化物（Fe，Cr）₃C的分子式中原子比和各元素的原子量换算成重量比并分别称重后，将Cr粉和石墨粉装入球磨罐中，加入磨球，进行抽真空，并球磨10-30小时；

2）停止球磨机后2-3小时，将称好后的Fe粉加入装有已混合均匀的Cr粉和石墨粉的球磨罐中，再次进行抽真空，并开启球磨机，球磨20-50小时，在球磨完成之后，将混合均匀的Fe粉、Cr粉和石墨粉混合体快速充填到模具中；

3）将盛放Fe粉、Cr粉和石墨粉混合体的模具放入烧结炉中进行烧结，烧结是在真空炉中进行，烧结时真空炉的真空度为：＜10^-1Pa；烧结炉的升温速度为：2-3℃/秒；压力为：20-40MPa；烧结温度为：900℃～1300℃；保温时间为：10～15分钟，烧结完毕后随烧结炉一同冷却，得到（Fe，Cr）₃C型碳化物材料。

进一步的，上述步骤1）中，磨球时的球料比为10：1。

进一步的，上述步骤1）中，抽真空的真空度＜10^-1Pa。

进一步的，上述步骤2）中，抽真空的真空度为＜10^-1Pa。

上述Fe粉纯度和粒度分别为：99.9%和小于100μm。

上述Cr粉纯度和粒度分别为：99.9%和小于100μm。

上述石墨粉纯度和粒度分别为：99.99%和小于100μm。

本发明具有以下有益效果：

本发明将三种粉体的球磨过程采用两步进行：第一步是将Cr粉和石墨粉先混合均匀；第二步是将Fe粉加入已混合均匀的Cr粉和石墨粉中，通过这两步磨粉方法，然后通过配合合适的烧结工艺，可得到单一的（Fe，Cr）₃C型碳化物块体，有效的避免了如Fe₃C和Cr₃C₂等其它物质的出现，因此本发明可成功制备出纯净的具有不同晶粒尺度的块体（Fe，Cr）₃C型碳化物。本发明制备的（Fe，Cr）₃C型碳化物相比普通白口铸铁中Fe₃C，其不仅具有较高的硬度，而且亦具有较高的韧性。制备出单一的（Fe，Cr）₃C块体材料应用于沥青搅拌机叶片、犁片等其它耐磨部件上，具有重要的工程应用价值。

具体实施方式

本发明提出一种制备（Fe，Cr）₃C碳化物块体材料的方法，该材料的出现可应用于沥青搅拌机叶片、犁片的磨损工况。本发明的具体技术方案为：

1）将纯Fe粉、Cr粉和石墨粉按碳化物[（Fe，Cr）₃C]分子式中原子比和各元素的原子量换算成重量比并分别称重后，再将纯净的Cr粉（纯度和粒度分别为：99.9%和小于100μm）和石墨粉（纯度和粒度分别为：99.99%和小于100μm）按一定重量比称重后装入球磨罐中，进行抽真空(真空度＜10^-1Pa)，再进行密封。