[发明专利]一种超韧性耐磨合金材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及及耐磨材料技术领域，具体涉及一种超韧性耐磨合金材料及制备方法。

背景技术

耐磨材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料。目前，耐磨材料已经应用于各种具有复杂多样性的工作环境中，是生物、信息、医学、重工业、环保、能源等高技术领域和国防建设的重要基础材料。耐磨材料作为推进高新技术领域发展的重要支撑，是世界各国争先发展的高新技术材料之一，耐磨材料对于一些工作环境比较恶劣的条件，作为一种较为特殊的材料被广泛的应用，耐磨材料常常被应用于较多粉尘、腐蚀性较大、超重载、冲击性强的环境中，这些恶劣的环境会给耐磨材料带来较为严重的损耗，大大降低了材料的使用时间，目前钢铁基耐磨材料在所有使用的耐磨材料中的比重较大，但是钢铁基耐磨材料在使用过程中出现很多问题，例如钢铁基耐磨材料的硬度往往比较大，但是其具有较大的脆性，缺乏韧性，这样往往造成其在工作中出现各种质量问题，从而影响正常工作的运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种超韧性耐磨合金材料及制备方法，通过该方法制备出的合金材料具有较大的韧性和较强的耐磨性能。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：一种超韧性耐磨合金材料，由以下质量份数比的合金原料组成：C：2.0-2.1、P：0-0.03、S：0-0.02、B：0.01-0.4、Ti：0.002-0.03、Zr：0.001-0.003、Mn：0.2-0.5、Cr：1.8-1.9、Mo：0.26-0.28、Si：0.85-0.9％、Al：0.006-0.007、Cu：0.03-0.06、Ni：0.2-0.4、Co：0.02-0.04、余量为Fe和不可避免的杂质元素。

一种超韧性耐磨合金材料的制备方法， 包括以下工艺路线：

（1）熔炼：将清洁干燥的废钢、生铁以质量比2.5-1.5：1作为铁基质来源，将废钢和生铁同时投入熔炉中，进行除渣、脱氧、脱硫、脱磷，将上述质量份数比的合金原料及助炼剂分别以不同顺序加入到熔炉中进行合金化，再进行脱氧、除渣，通过取样检测并将各种化学元素的含量调整至合格，得到需要的钢液；

（2）浇铸：将步骤（1）中的钢液的出炉温度控制在1560-1580℃，待钢液静置3-5分钟，然后将钢液浇入钢锭摸内，控制钢液浇注的温度在1510-1530℃，然后进行造型；

（3）热处理：步骤（2）经过造型后的合金钢装炉，然后以3-5℃/min的升温速率从室温升温到200-250℃，然后以2-4℃/min的升温速率升温到400-450℃，然后以1-3℃/min的升温速率升温到600-650℃，在600-650℃保温1-2h，然后以2-4℃/min的升温速率升温到800-850℃，在800-850℃保温2-4h，然后以1-3℃/min的升温速率升温到950-1000℃，在950-1000℃保温3-5h，然后以1-3℃/min的升温速率降温到800-820℃，在800-820℃保温1-2h，然后以2-4℃/min的升温速率降温到560-600℃，在560-600℃保温0.5-1.5h，然后以3-5℃/min的升温速率降温到350-380℃，在350-380℃保温3-3.2h，然后出炉空冷。

进一步的，所述合金原料加入的顺序依次为：（1）碳、钛、锆、助炼剂，（2）钼、锰、铬、（3）硅、铝、铜、镍、钴（4）其它剩余成分；每批次投入元素的时间间隔为30-45分钟，投料后搅拌均匀。

进一步的，所述助炼剂占合金材料的质量份数比为4-6。

进一步的，所述的助炼剂由以下质量份数比的原料制成：增韧粒子5-8、玻璃纤维2-3、高岭土3-4、氧化铝微粉4-6、纳米氧化锆3-5、石墨1-3、镍粉3-4、TiO₂粉 2-3、Ti粉3-4、蒙脱石3-4、Y₃O₂2-4、La₂O₃2-4。