含钒铬耐磨合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明公开了一种耐磨合金及其制备方法，特别涉及一种含钒铬耐磨合金及其制 备方法，属于金属耐磨材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 耐磨材料是一种消耗量极其巨大的材料品种，造成了资源和能源的巨大浪 费。为了提高材料耐磨性，中国发明专利CN102660714A公开了一种高碳高钒耐磨钢，其 成分质量百分比为：碳（C)2.2% -2.4%，钒（V)8.4% -8.7%，铬（Cr)5.8% -6.3%，钼 (Mo)2. 3% -2. 7%，镍（Ni)0. 8% -0? 9%，铌（Nb) 1. 6% -1. 7%，硅（Si)0. 7%-0. 9%，磷（P) < 0. 04%，硫（S) < 0. 04%，余量为铁（Fe)。该发明提供的高碳高钒耐磨钢，增加了钼和钒 的含量以取代钨元素增加高速钢的淬透性和耐磨性，同时又满足了其力学的性能要求。中 国发明专利CN 1380436还公开了高钒高耐磨合金，成分重量百分数是：C:2.0~3. 2 ;Si : 1. 0 ~1. 5 ;Cr :7. 0 ~12. 0 ;Mn :0. 8 ~1. 2 ;V :8. 0 ~15. 0 ;S :彡 0. 05 ;Mo :0. 8 ~1. 5 ;P : 彡0. 07 ;其余是Fe和杂质。优化方案可加入：Re :0. 03~0. 05 ;Ti :0~0. 5。制备方法 是：将生铁、废钢、铬铁、钼铁放入熔炼炉内加热熔化，将钒铁放在加热炉内预热至500°C左 右；将熔炼炉内铁水升温至1500°C左右，插铝充分脱氧后分批加入钒铁。硅铁、锰铁出炉前 加入，稀土、钛铁采用包内冲入法加入；升至1490~1520°C时再次插铝脱氧后出炉；浇注温 度1400~1420°C;升温至500~550°C回火。中国发明专利CN 101724788A还公开了一种 高钒钢耐磨材料及其制备方法，它是一种硬度，韧性和耐磨性都非常优良的耐磨材料，可以 用于制作高性能轧辊，刀具，冲压模具等。其化学成分设计为（重量％) :C:2. 2~2. 5%， V :8. 5 ~11. 8%，Cr :5. 0 ~6. 5%，Mo :1. 0 ~1. 8%，Ni :0? 5 ~1. 3%，Si < 0? 5%，Mn < 0.5%，P < 0.04%，其余为Fe ;制备方法包括：原料熔化，雾化制粉，热等静压烧结，热 锻，完全退火，淬火和回火。退火的加热温度为850°C~870°C，保温3~4小时后随炉冷却。 淬火的加热温度为l〇〇〇°C~1150°C，保温30min，油冷。回火温度为500°C~600°C，回火保 温时间为〇. 5h~lh，空冷，回火次数2~3次。与传统的高铬铸铁相比，高钒钢耐磨材料的 碳化物硬度高，形态好，粒度细小，且分布均匀，硬度和冲击韧性都非常优良。上述耐磨材料 尽管具有优异的耐磨性，但含有较多的价格昂贵的钒元素，造成了资源的巨大浪费。
[0003] 为了进一步改善材料耐磨性能，中国发明专利CN104152785A公开了一种球磨机 用的高铬合金耐磨铸球，各成分及重量百分比为：C :2. 9 - 2. 96%、Si :1. 22- 1. 26%、Mn : 0. 4-0. 5%, Cr ：26-26. 5%, B ：0. 04-0. 05%, Mo ：0. 3-0. 35%, Re ：0. 02-0. 03%, S ： < 0.02%、P 0.02% ;余量为Fe。该发明通过合理配方设计，合理熔炼、浇注、热处理工 艺，提高了高铬合金耐磨铸球的整体机械性能。中国发明专利CN104109798A还公开了一种 高铬耐磨铸铁钢球，其各组分的重量百分数如下：C:2. 6% -2. 8% ;Si :0. 8% -1.2% ;Cr : 18% -20% ；Mn ：2. 3% -2. 5% ；V ：0. 02% -〇. 05% ；Ti ：0. 02% -〇. 03% ；A1 ：0. 2% -〇. 4% ； B :0? 005% -0? 01 % ;Mo :0? 15 % -0? 25 % ;S :0-0? 02 % ;P :0-0? 06 % ;余料为 Fe ;根据上 述各组分配比，按照以下工艺步骤制备得到所述高铬耐磨铸铁钢球：SI :按各组分重量百 分数称取原料进行熔炼，得到铁水，脱氧，浇注，经铸造成型后，清理，得到铸件；S2 :将SI 中得到的铸件在930-940°C，保温2-3小时，然后水淬，将淬火后的铸件升温至230-240°C 进行回火处理，保温1-2小时后，移入缓冷坑缓慢冷却到室温，得到耐磨钢球成品。中国 发明专利CN103966498A还公开了一种高铬白口抗磨铸铁耐磨材料及其制造方法，其技术 方案要点是：原材料重量百分比为：3. 60wt%~4. 20wt%的C、22. Owt%~26. Owt%的 Cr、0. 80wt % ~1. 20wt % 的 Si、0. 60wt % ~1. OOwt % 的、Mn ;0? 50wt % ~0? 70wt % 的 Mo、 0? 20wt % ~0? 30wt % 的 V、0. lOwt % ~0? 20wt % 的 Ti、0. lOwt % ~0? 20wt % 的 B、余量 为Fe和不可避免的杂质。它主要是用于铸铁材料的生产及生产过程中的质量控制。中 国发明专利CN103898395A还公开了一种含钛高铬铸铁型耐磨合金，合金中合金元素的含 量在如下范围内：铬20~40%、碳4~7%、钛1~4%、铜1~4%。该发明克服了现有 技术的不足，通过在高铬铸铁材质的基础上通过添加钛元素，钛能形成硬度很高的碳氮化 物，弥散在基体中，有利于提高基体的显微硬度和耐磨性，同时对晶粒的细化也是有利的； 铜是奥氏体形成元素，多加了组织中出现奥氏体。在屈氏体磨球中加镍主要作用是提高 基体电极电位，提高耐蚀性。中国发明专利CN103695759A还公开了一种耐磨铸铁磨片， 其组成按重量百分比为，2. 5-3. 0 %的碳、23-25 %的铬、2. 0-2. 3 %的锰、0. 8-1. 0 %的钨、 0? 05-0. 08% 的铌、0? 01-0. 03% 的钼、0? 05-0. 08% 的钒、0? 01-0. 03% 的钛、0? 01-0. 03% 的 含钇稀土、0. 03-0. 05%的硼、0. 05-0. 08%的镁、0. 5-0. 8%的硅，其余为铁和不可避免的杂 质。中国发明专利CN103436773A还公开了一种耐磨高络铸铁制备方法，属于金属材料技术 领域。采用普通废钢、增碳剂、铬铁、钼铁、铜板、氮化铬铁、硅铁、锰铁、硼铁和金属铝在电 炉内熔炼耐磨高铬铸铁，将耐磨高铬铸铁铁水的化学组成及质量分数控制在：3. 0~3. 5% C，18 ~25% Cr，0? 3 ~0? 5% Mn，0? 3 ~0? 5% Si, 0? 18 ~0? 25% N，0? 5 ~0? 8% Mo, 0? 2 ~ 0? 4 % B, 0? 08 ~0? 12 % A1, 0? 5 ~1. 0 % Cu, S 彡 0? 05 %，P 彡；0? 05 %，余量为 Fe。铁 水出炉和浇注过程中，分别采用孕育剂和悬浮剂处理，得到细小的凝固组织，使耐磨高铬 铸铁具有优异的性能。中国发明专利CN103320715A还公开了一种高耐磨高铬合金材料， 所述高耐磨高铬合金材料包括按质量百分比组成的下列主要成分：C :3. 0% -3. 3%，Cr : 31.0%-33. 0%, Mo ：0.8%-1. 0%, B ：0. 6% -〇. 7%, Cu ：0.8%-1. 0%, Ni ：0. 6% -〇.1%, A1 :0? 3% -0? 5%，Ti :0? 3% -0? 4%，Nb :0? 6% -0? 8%，以及按质量百分比组成的下列次要 成分：Mg :0? 005% -0? 008%，Zn :0? 01% -0? 03%，S :彡 0? 025%，P :彡 0? 03%，其余为 Fe。
【发明内容】
[0004] 本发明目的是提供一种具有优异耐磨性的含钒铬耐磨合金及其制备方法，以高硬 度的VC为主要耐磨硬质相，另外，利用铬固溶于基体，大幅度提高基体淬透性，适当提高合 金中的铬含量，并加入钼、硼元素，进一步提高合金耐磨性。
[0005] 本发明目的可以通过以下技术措施来实现。
[0006] 一种含钒铬耐磨合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007] (1)、先在中频感应电炉中加入生铁、增碳剂、废钢、铬铁、铌铁和钼铁的等主要炉 料，将炉内炉料熔化，并将温度升至1530~1550°C，炉内金属熔液的化学组成及其质量分 数控制在：3. 2 ~3. 5% C, 10 ~12% Cr, 3. 0 ~3. 5% Mo, 4. 0 ~4. 5% Nb,〈0? 8% Si,〈0? 8% Mn,〈0. 05% S,〈0. 05% P,余量为Fe和不可避免的杂质；
[0008] (2)、将分别经750~800°C预热100~150分钟的钒铁合金、钛铁合金和硼铁合金 依次加入步骤（1)中频感应电炉内，钒铁合金、钛铁合金和硼铁合金的加入量分别占炉内 金属熔液质量分数的18. 5~19. 5%、1. 6~1.8%和3. 2~3. 5%，保温8~10分钟后出 炉；
[0009] (3)、将含氮化铬铁、镍镁合金、金属锌和硅钙钡铝合金的复合添加剂破碎成8~ 15mm的颗粒，经200~250°C烘干120~150分钟后，置于