[发明专利]耐磨合金棒材及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐磨合金棒材及其制备方法，耐磨合金棒材包括成分为第一合金的包套棒材和成分为第二合金的棒芯，所述包套棒材设置在所述棒芯的周侧；以质量分数计：所述第一合金中，C％为2.1～4.2，Si％为0.4～1.2，Mn％为0.2～0.9，Cr％为4～7.8，W％为0.3～4.0，Mo％为0.8～4.0，V％为8～17，S％为0.1～0.4，N％为0.04～0.12，余量为Fe；所述第二合金中，C％为0.15～2.1。本发明申请提供的耐磨合金棒材采用粉末冶金工艺制备，通过粉末第一合金制备耐磨合金棒材外围，避免合金元素偏析，经过热等静压工艺致密化后，能够保持合金元素无偏析状态和微观组织的均匀分布，从而使得耐磨合金棒材具有高的耐磨性能和良好的机加工性能。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，特别是涉及一种耐磨合金棒材及其制备方法。

背景技术

对于很多机械工具或机械零部件而言，对于使用的合金材料，通常具备两方面的期望：一方面需要具备优异的耐磨性能，确保工具或零件具有较长的使用寿命；另一方面，由于从原材料到机械工具或零件的最终形态，需要经过多重的机加工，因此又希望合金材料具有良好的机械加工性能，以降低加工成本。

有一种典型的零部件如塑料挤出机螺纹块或啮合块部件，当塑料中存在玻纤、碳纤、陶瓷、碳酸钙等硬质填充物时，会产生对螺纹块或啮合块刃部端面的剧烈磨损，对螺纹块或啮合块的耐磨性能有极高的要求。同时螺纹块或啮合块从原始合金棒材到最终产品，需要经过较大幅度的去材料机加工，去除量较大，不仅需要对棒材中心进行通孔加工，同时需要对棒材外圆加工出各类啮合齿形，总去除量约为50％，因此合金棒材的机加工性能对部件最终的制造成本有较大的影响。

目前国内大量使用传统合金(如M2高速钢)作为塑料挤出机的螺纹块或啮合块部件的原材料。面对塑料挤出机可能的恶劣磨损工况时，M2高速钢所表现的耐磨性能较为有限，同时该方案未能很好解决中心孔加工及外圆刃机加工成本降低的难题。

发明内容

基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种耐磨合金棒材及其制备方法。

第一个方面，本发明申请提供了一种耐磨合金棒材，包括成分为第一合金的包套棒材和成分为第二合金的棒芯，所述包套棒材设置在所述棒芯的周侧；以质量分数计：

所述第一合金中，C％为2.1～4.2，Si％为0.4～1.2，Mn％为0.2～0.9，Cr％为4～7.8，W％为0.3～4.0，Mo％为0.8～4.0，V％为8～17，S％为0.1～0.4，N％为0.04～0.12，余量为Fe；

所述第二合金中，C％为0.15～2.1。

在第一个方面的某些实现方式中，所述耐磨合金棒材为圆柱形；所述耐磨合金棒材的直径为30～400mm，所述棒芯的直径为20mm-300mm，所述棒芯的直径小于所述耐磨合金棒材的直径。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述第二合金为45#钢；所述第一合金中，C％为2.5，Si％为0.8，Mn％为0.5，Cr％为5.25，W％为0.3，Mo％为4.0，V％为9.75，S％为0.2，N％为0.05。

第二个方面，本发明申请提供了一种耐磨合金棒材的制备方法，制备如本发明申请第一个方面任一项描述的耐磨合金棒材，包括如下步骤：

在热等静压包套内放入粉末状的第一合金，以及棒状的第二合金棒芯，所述第二合金棒芯设置在所述热等静压包套的中心位置，所述第一合金填充在所述第二合金棒芯与所述热等静压包套内壁之间；

对所述热等静压包套进行抽真空脱气处理至预设真空度，同时对所述热等静压包套加热至180℃～220℃并保温预设时间；

将封端后的所述热等静压包套进行热等静压处理，热等静压处理的温度为1050℃～1250℃，压力为120MPa～200MPa，保压时间为1～3小时；