[发明专利]一种高硼合金的制备方法

说明书

本发明涉及一种高硼合金在振动条件下双熔体复合烧壳铸造技术，特别涉及一种高硼耐磨合金在振动条件下双熔体复合烧壳铸造技术；属于金属耐磨材料领域。所述制备方法为：采用双熔体复合的烧壳铸造技术，将熔清脱氧后的高硼熔液和低硼熔液混合均匀后，在振动条件下浇注、凝固，得到凝固坯；凝固坯经热处理后，得到所述高硼合金。本发明有效解决了硼化物呈网状析出的问题，其生产的铸钢具有韧性好、耐磨性高和成本低等优点，延长了产品的服役寿命，并且生产工艺操作简单，便于进行高效率工业生产，可广泛推广使用。

技术领域

本发明涉及一种高硼合金在振动条件下双熔体复合烧壳铸造技术，特别涉及一种高硼耐磨合金在振动条件下双熔体复合烧壳铸造技术；属于金属耐磨材料领域。

背景技术

耐磨材料在国民经济中具有重要地位，应用领域十分广泛如冶金、矿山、电力、水泥、石化等，高硼耐磨合金因为其相对低廉的价格以及优异的耐磨损性能，近些年备受关注。然而由于抗磨相硼化物的脆性大，并且其在晶间的网状分布导致该材料韧性很低，使得高硼耐磨合金在服役条件下极易发生脆断，因而导致材料的失效以及生产事故的发生，从而限制了该材料的应用。

为解决上述问题，研究人员做了大量的工作。中国发明专利CN1804091公开了一种铸造高硼耐磨合金的韧化方法，采用2.5～3.3wt％FeTi30合金作变质剂，韧化热处理温度为1020-1050℃，保温2～3h，然后淬火或者正火，最后回火。经过韧化处理后的砂型铸造高硼耐磨合金的共晶硼化物呈孤立状分布于基体中，冲击韧性达到了12.5J/cm²。中国发明专利CN103643134公开了一种硼化物颗粒强化Fe-B-C合金及其制备方法，采用电炉熔炼Fe-B-C合金熔液，其化学组成及其质量分数是：0.28-0.50％C，0.8-1.8％B，0.3-0.5％Al，0.5-1.0％Si，0.6-1.0％Mn，1.2-1.5％Cr，S<0.04％，P<0.05％，余量Fe。并加入直径的合金丝对上述合金熔液进行炉外微合金化处理，辅以热处理手段，实现了硼化物的颗粒分布，使Fe-B-C合金性能明显提高。

在改善成分的同时，双液双金属复合的工艺也被用于提高锤头、衬板、反击块等耐磨零件的使用寿命。中国发明专利CN102019403公开了一种消失模铸造双熔体双金属复合耐磨衬板的工艺，通过耐磨层和韧性层的复合，解决了整体件耐磨性与韧性难以匹配的问题，克服了用消失模浇注两种铁水不混合不塌箱的难点问题。中国发明专利CN102327794公开了一种无Cr高硼铁基耐磨双液双金属复合锤头及其制备方法，以无Cr的高硼铁基耐磨合金为锤头耐磨层，碳钢为锤柄韧性层，采用双液双浇道浇注，先浇注锤头耐磨层，再浇注锤柄韧性层，通过溢流口控制锤头锤柄的体积比。双金属复合锤头整体结合性较好，使用寿命长，生产成本低、工艺简单。对于管材、轧辊等圆形截面的耐磨零件则常常使用双熔体离心铸造的方法。

中国发明专利CN1759956公开了一种双液离心浇注制造双金属复合耐磨管的方法，在离心机模管内喷涂石墨涂料，封装离心机模管后，把熔炼好的普通钢液浇注入高速旋转的离心机模管，制作成普通钢外套管，待外套管凝固后，浇注熔炼好的耐磨合金熔液，制作成内衬管，在高温的作用下，使外套管和内衬管实现了整体冶金结合。此方法生产的双金属复合耐磨管工艺简单，两层金属间结合力强，抗热振性好，并可实现超长、超薄复合管的生产。中国发明专利CN102990031公开了一种高硼高速钢轧辊的离心复合铸造方法，先在离心机上浇注外层高硼高速钢，然后加入第一保护剂，继续在离心机上浇注过渡层球墨铸铁铁水，再加入第二保护剂，在静态下浇注辊芯球墨铸铁铁水。实现高硼高速钢复合轧辊的冶金结合，轧辊使用安全、可靠，推广应用效益良好。

但是，上述方法并没有从根本上解决高硼耐磨合金中共晶硼化物的网状分布问题，同时双金属复合、离心铸造等工艺也存在着界面结合强度低以及工艺复杂等问题，浇注间隔时间还需靠经验总结来判断或者通过设置溢流口来实现双金属的复合，材料机械性能，尤其韧性依然偏低等问题依旧没有从根本上得到解决。

发明内容