[发明专利]一种抗磨性的耐热钢

说明书

本发明涉及钢材性能研究技术领域，公开了一种抗磨性的耐热钢，采用等离子喷涂技术将增强颗粒材料喷涂至钢材表面，得到厚度在30‑35微米之间的涂层，在钢材表面形成一层硬度高，耐高温抗氧化的耐磨层，具有很高的强度和韧性等综合力学性能，防止钢材件整体发生脆断，还能有效阻止腐蚀介质的侵蚀，该耐磨层能够有效防止钢材在高温工作条件下磨损导致颗粒脱落，氧化，不会因为热胀系数突变导致裂纹产生，成本低，寿命长，性能优于高铬铸钢材料，并且避免了现有技术中采用高铬铸钢在热环境工作下的耐磨性降低引发黏连事故的问题。

技术领域

本发明属于钢材性能研究技术领域，具体涉及一种抗磨性的耐热钢。

背景技术

钢铁工业是国民经济的基本支柱之一，作为重要的结构材料应用面十分广泛，几乎遍布所有工业。随着现代化工业的发展，以及海洋资源的开发利用，船舶工业迎来了新的发展机遇。随之对钢铁材料的需求也越来越迫切。

钢材的耐磨性不仅是钢材的固有性能，而是在一个磨损系统中表现出来的性能，一方面受到钢材固有性能（如硬度、韧性、强度等的影响），又受到磨损工况的影响，尤其是温度的影响。

在中国公开的专利申请CN106319383A中针对铸铁件耐磨性差的问题提出了一种韧性强、耐磨蚀性高的含氮高铬耐磨钢及其制备工艺，其通过增加铬含量可以提高钢材耐磨性。然而高铬铸铁在高温下硬度降低，加上氧化铬、氧化铁氧化膜不致密，难以抵抗较为强的磨料磨损，表面形成的微凸起以及高硬度氧化皮容易造成磨损沟槽。并且硬度降低极易引发黏连，导致粘钢现象，摩擦力显著提高，工作中易导致生产事故的发生。因此，对于提高钢材在高温下的耐磨性仍然具有很高的研究前景，对于减少经济损失、减少资源浪费以及提高经济效益等具有着非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种抗磨性的耐热钢。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种抗磨性的耐热钢，采用等离子喷涂技术将增强颗粒材料喷涂至钢材表面，在钢材表面形成一层硬度高，耐高温抗氧化的耐磨层；

该增强颗粒材料按照质量百分比计由以下成分制成：碳化钨占2.5-3.0%、氧化铝占3-5%、氧化钴占0.5-0.7%、氧化锶占0.01-0.02%、氮化硅占1.75-1.90%、氧化钇占0.02-0.04%、剩余为碳化硅；将所述成分球磨至粒径大小在0.08-0.10微米之间即可。

具体的，该抗磨性的耐热钢制备工艺包括以下步骤：

（1）将钢材进行表面脱脂和抛光：钢材使用丙酮擦拭后，浸入温度为35-40℃的质量浓度为0.02-0.03%的碳酸钠水溶液中，振荡清洗3-5分钟，在60-70℃的干燥箱中烘干后置于抛光液中，抛光温度为40-50℃，抛光时间持续3-5分钟；

（2）使用去离子水对抛光后的钢材进行清洗2-3遍，然后将钢材置于100-110℃的真空干燥箱中干燥40-50分钟，采用等离子喷涂技术将增强颗粒材料喷涂至钢材表面，得到厚度在30-35微米之间的涂层；

等离子喷涂中氮气为喷涂主气，流量为1.45-1.55立方米/小时，氢气为喷涂辅气，流量为1.10-1.15立方米/小时。

作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所使用的抛光液按照质量百分比计由以下成分制成：超细磨料占2.0-2.5%、氧化剂占3.0-3.5%，表面活性剂占0.05-0.08%、PH调节剂占0.2-0.3%、余量为去离子水，调整至pH值为9.2-9.5后进行抛光。

进一步的，所述的超细磨料按照质量百分比计含有以下成分：氧化硅粉占15-20%、碳酸钡粉末占20-25%、氧化钙粉末占30-35%、剩余为氧化镁粉末，超细磨料粒径大小在10-30纳米之间。