[发明专利]高硬度锰铁合金材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属合金材料的制造领域，更具体地说本发明涉及一种高硬度锰铁合金材料的制备方法。

背景技术

Fe基合金材料以其原料成本低廉、易于加工制造、便于常温贮运、力学性能优异等特点，已在石油、机械、化工等行业得到广泛应用，成为目前的研究热点。但由于铁的淬透性和韧性不足、硬度低、耐磨性差、摩擦系数大、导致铸件心部抗磨能力差或发生早期断裂使用寿命短。因此，急需一种高硬度和高冲击韧性的Fe基合金材料以满足实际需求。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种高硬度锰铁合金材料的制备方法，其通过添加Cr和稀土元素使得锰铁合金的强度高、韧性好、耐磨性好，大大提高了铜合金的综合性能。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高硬度锰铁合金材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、往熔炼炉中加入重量份为80～90份的Fe，加热使其完全融化并在1600～1700℃下保温；

S2、向S1中融化的Fe中加入重量份为5～10份的Mn、重量份为10～15份的Cr、重量份为0.5～1份的Zr、重量份为0.1～0.5份的Mo、重量份为0.1～0.5份的Cd、重量份为0.1～0.5份的W、重量份为0.1～0.5份的V、重量份为0.5～1份的石墨、重量份为0.5～1份的金刚石、重量份为0.5～1份的WC、重量份为0.5～1份的Cr₂B，搅拌均匀，再加入重量份为0.05～0.1份的La₂O₃、重量份为0.05～0.1份的Nd(OH)₃、重量份为0.05～0.1份的Eu₂O₃、重量份为0.05～0.1份的Yb₂O₃、重量份为0.05～0.1份的PrCl₃、重量份为0.05～0.1份的PrSi₂、重量份为0.05～0.1份的YSi₂、重量份为0.05～0.1份的TbN，混合均匀得到合金熔体；

S3、对S2中合金熔体进行精炼，并在精炼过程中加入重量份为1～2份的精炼剂；其中，所述精炼剂包括以下重量分组分：高岭土10～15份、白云石1～3份、苦菱土2～5份、莹石1～5份、粘土30～35份、麦饭石粉1～2份、冰晶石粉1.5～3份、海绵钛0.1～0.5份、树木灰6～8份、氧化镧0.1～0.5份、氟锆酸钙0.1～0.5份、纳米氧化铝1～3份、碳酸锶0.1～0.5份、氧化铈0.1～0.5份、氮化铝1～3份；

S4、将S3中精炼后的合金熔体铸造得到铸件，并将铸件以升温速率为15～20℃/min将温度升至650～750℃并保持1～2h，然后以升温速率为5～10℃/min将温度由750～850℃升至950～1050℃并保持2～4h，后以升然温速率为2～5℃/min将温度由950～1050℃升至1050～1150℃并保持1～2h，然后以降温速率为8～10℃/min将温度由1050～1150℃降温至600～800℃，最后以降温速率为10～15℃/min将温度由600～800℃降温至室温；

S5、将S4中冷却后铸件回火，回火温度250～450℃，回火保温时间5～7h，然后冷却即得。

优选的是，所述的高硬度锰铁合金材料的制备方法，所述精炼剂的制备包括以下步骤：

步骤一、将重量份为10～15份的高岭土、1～3份的白云石、2～5份的苦菱土、1～5份的莹石份、30～35份的粘土、1～2份的麦饭石粉、1.5～3份的冰晶石粉、6～8份的树木灰、0.1～0.5份的海绵钛混合均匀，加入至质量分数5～10％的碳酸钠溶液中浸泡2～4h，过滤，得到第一滤渣，再将第一滤渣加入质量分数为10～15％的盐酸溶液中，浸泡1～2h，过滤，得到第二滤渣，第二滤渣用清水洗净，烘干，得到第一粉末；

步骤二、将重量份为0.1～0.5份的氧化镧、0.1～0.5份的氟锆酸钙、1～3份的纳米氧化铝、0.1～0.5份的碳酸锶、0.1～0.5份的氧化铈、1～3份的氮化铝，混合均匀，加入重量份为50～80份的无水乙醇，在常温下搅拌1～2h后得到混合料浆；再向混合料浆加入重量份为0.05～0.1份的聚乙二醇，置于球磨机中球磨，将球磨后的料浆于60～80℃下干燥10～15h，得到第二粉末；