一种含硼铬钼镍耐磨合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属耐磨材料技术领域，涉及一种含硼铬钼镍耐磨合金及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 材料的磨损是冶金矿山、建材水泥、建设机械和火力发电等行业造成设备失效和 材料破坏的一个重要原因，也是造成经济损失最多的原因之一，因此研宄和开发生产工艺 简单、生产成本低廉、强度、硬度高、韧性、耐磨性好的新型耐磨材料，对于减少金属材料的 磨损无疑具有十分重要的意义。目前，国内外通用耐磨材料主要有高锰钢、合金白口铸铁及 中、低合金耐磨钢。上个世纪发明的高锰钢在我国耐磨材料中仍占主导地位，但对于一些特 殊抗磨要求来说，高锰钢韧性有余而耐磨性不足；各类合金白口铸件硬度高、耐磨性好，但 韧性较差，安全可靠性低；中低合金耐磨钢介于前两者之间，但目前缺少通用技术标准，化 学成份和生产工艺混乱，产品稳定性差，使用效果波动性很大。为了进一步提高高锰钢、合 金白口铸铁等的耐磨性和综合机械性能，可以考虑在成分上添加适合的合金元素和选择适 当的合金配比以及优化的热处理工艺来实现。研宄、开发一种新型的含硼铬钼镍耐磨合金 必将带来巨大的经济效益和社会效益。
[0003] 公开于该【背景技术】部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应 当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0004] 本发明为解决上述技术方案，发明一种含硼铬钼镍耐磨合金，旨在提供一种更安 全、耐磨、韧性佳的合金。
[0005] 本发明的另一个目的为提供一种简捷易操作、工艺流程简单的、成本低的制备方 法，旨在制备出一种含硼铬钼镍耐磨合金。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
[0007] -种含硼铬钼镍耐磨合金，按照质量百分比，由以下化学成分组成： CO. 30-0. 50%, B 0.8-2. 6%, Mn 0.5-1. 8%, Si 0.4-1.0%, Cr 4. 0-6. 0%,Mo 2. 0-4. 5%, Ni 0. 8-2. 0%,V 3. 5-5. 5 %, Ce 0. 02-0. 04 %, La 0. 02-0. 04 %, Mg 0. l〇-〇. 20 %, Ca 0· 01-0. 03%，Ba (λ 05-0. 10%，S 彡(λ 040, P 彡（λ 040,余量为 Fe 和不可避免的杂质。
[0008] -种如上所述的含硼铬钼镍耐磨合金的制备方法，其制备步骤包括熔炼和热处 理；
[0009] 其中，所述熔炼采用中频感应炉进行，其步骤为：
[0010] (1)将废钢和铬铁置入炉中加热熔化，钢水熔清后依次加入镍铁、硅铁、锰铁、铬 铁；
[0011] (2)炉前检测合金成分含量，并按照质量百分比，化学成分组成为CO. 30-0. 50%， B 0.8-2. 6%,Mn 0.5-1. 8%, Si 0.4-1.0%, Cr 4. 0-6. 0%, Mo 2. 0-4. 5%, Ni 0. 8-2. 0%, V 3. 5-5. 5%, Ce 0. 02-0. 04%, La 0. 02-0. 04%, Mg 0. l〇-〇. 20%, Ca 0. 01-0. 03%, Ba 0. 05-0. 10%，S彡0. 040, P彡0. 040为准，添加相应成分至达标；
[0012] (3)升温至1560-1580°c，然后按Ikg/吨加入硅铝钙脱氧剂和硅钡合金孕育剂，再 加入钒铁、硼铁，搅拌使其充分熔化；
[0013] (4)加入镧铁、铈铁和稀土镁合金（RE-Mg)复合变质剂对钢水进行复合变质处理；
[0014] (5)浇注成型，钢水浇注温度为1500-1530°C，得铸件；
[0015] 上述铸件经打磨清理后，进行后续的热处理，步骤为：
[0016] (6)随炉加热从室温以120-140°C /小时速率升温至845-885°C，保温3-4小时；
[0017] (7)以90-100°C /小时速率升温至1010-1050°C，保温2-3小时；
[0018] (8)以110-130°C /小时速率降温至260-300°C，保温8-10小时；
[0019] (9)炉冷至温度为160°C时出炉，置入120-150°C溶剂油中，冷却即得。
[0020] 优选的是，步骤（3)中加入的硅铝钙脱氧剂和硅钡合金孕育剂各占一半的量。
[0021] 其中各合金所具有的主要功能为：
[0022] 碳（C):碳含量越高，钢的强度和硬度值增加，塑性和韧性值降低，控制含量为 0. 30-0. 50% ；
[0023] 锰（Mn):提高强度，硬度和耐磨性，控制含量为0. 5-1. 8% ;
[0024] 硅（Si):强化铁素体，提高抗拉强度和屈服强度，提高耐热性和耐蚀性，降低韧性 和塑性，控制含量为0. 4-1. 0% ;
[0025] 铬（Cr):降低钢的导热性，能提高耐磨性，控制含量为4. 0-6. 0% ;
[0026] 钥（Mo):强化铁素体，提尚尚温性能，改善脆性，控制含量为2. 0-4. 5% ;
[0027] 钒（V):与碳、氧、氮都有极强的亲和力，与之形成相应的极为稳定的化合物，钒是 一种良好的脱氧剂，同时可细化钢的铸态组织和碳化物的分布情况，可提高钢的强度和韧 性，控制含量为3. 5-5. 5% ;
[0028] 硼：硼是含硼铬钼镍耐磨合金中的主要合金元素，主要是为了获得高硬度的铁铬 硼化物，部分硼溶入基体，有利于改善含硼高铬耐磨合金的淬透性和淬硬性。硼加入量过 少，铁铬硼化物数量少，合金耐磨性低，硼加入量过多，铁铬硼化物数量太多，使含硼高铬耐 磨合金的强度和韧性大幅度降低，综合考虑，将硼含量控制在〇. 8-2. 6%。
[0029] 稀土镁合金（RE-Mg):微量的稀土有利于改善铸态结晶组织，细化晶粒，净化晶 界，去除钢中的有害杂质，控制Mg的含量为0. 10-0. 20%。
[0030] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0031] 本发明的含硼铬钼镍耐磨合金，具有良好的强度和韧性以及出色的耐磨性，拉伸 强度为1600MPa，其耐磨性为高锰钢的4. 8-8. 3倍，淬透性与淬硬性好，硬度达到66HRC，冲 击韧性达68J/cm2,延伸率达15%。该含硼铬钼镍耐磨合金适合在高冲击的工况下作为耐 磨材料。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体 实施方式的限制。
[0033] 实施例1
[0034] 一种含硼铬钼镍耐磨合金的制备方法，采用中频感应炉进行熔炼
[0035] (1)将废钢和铬铁置入炉中加热熔化，钢水熔清后依次加入镍铁、硅铁、锰铁、铬 铁；
[0036] (2)炉前检测合金成分含量，并按照质量百分比，化学成分组成为CO. 30-0. 50%， B 0.8-2. 6%,Mn 0.5-1. 8%, Si 0.4-1.0%, Cr 4. 0-6. 0%, Mo 2. 0-4. 5%, Ni 0. 8-2. 0%, V 3. 5-5. 5%, Ce 0. 02-0. 04%, La 0. 02-0. 04%, Mg 0. 10-0. 20%, Ca 0. 01-0. 03%, Ba 0. 05-0. 10%，S彡0. 040, P彡0. 040为准，添加相应成分至达标；
[0037] (3)升温至1560_1580°C，然后按Ikg/吨加入硅铝钙脱氧剂和硅钡合金孕育剂，再 加入钒铁、硼铁，搅拌使其充分熔化；
[0038] (4)加入镧铁、铈铁和稀土镁合金（RE-Mg)复合变质剂对钢水进行复合变质处理；
[0039] (5)浇注成型，钢水浇注温度为1500°C，得铸件；
[0040] 待铸件冷却至30°C及其以下，即可取出，然后打磨清理，继续放入炉中，进行后续 的热处理：
[0041] (6)随炉加热从室温以120°C /小时速率升温至845°C，保温4小时；
[0042] (7)以90°C /小时速率升温至IOKTC，保温3小时；
[0043] (8)以110°C /小时速率降温至260°C，保温10小时；
[0044] (9)炉冷至温度为160°C时出炉