一种VC_p增强中锰耐磨合金材料、制备方法及耐磨零部件的制作方法

一种VC_p增强中锰耐磨合金材料、制备方法及耐磨零部件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及耐磨合金材料领域，具体说是一种VCp增强中锰耐磨合金材料、制备方法及耐磨零部件，其材料组分按以下质量百分比组成：C：2.0?3.5%、V：3.5?12.5%、Si：0.5?2.0%、Mn：1.5?10.5%、Cr：0.5~3.5%、Mo：0.5~2.5%、Ti：0.1?2.0%、Al:0.1?1.5％、S：≤0.04%、P：≤0.06%，余量为铁。本发明通过对铸态组织进行淬火?碳分配热处理，使组织中含有富碳的奥氏体，通过室温存在的富碳奥氏体在应变作用下产生相变而出现TRIP效应，来提高耐磨合金材料的塑韧性能和耐磨性能。
【专利说明】
一种VCp増强中锰耐磨合金材料、制备方法及耐磨零部件
技术领域
[0001]本发明涉及耐磨合金材料领域，具体说是一种VCjI强中锰耐磨合金材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，我国在耐磨合金材料领域主要有:(I)高锰钢；(2)具有马氏体或者贝氏体基体组织的耐磨钢；(3)白口铸铁；(4)除含有马氏体和贝氏体、残余奥氏体等基体组织以外，还具有颗粒增强相的第三代耐磨材料-高铬铸铁，由于在高铬铸铁中还有高硬度的增强相O7C3，其碳化物显微硬度达到了 HV1200?1300，故其比前两代耐磨合金材料在耐磨性能上有了较大幅度提升，硬度可以达到HRC60?65。但是，由于其碳化物通常呈现长条形且比较粗大，故其冲击韧性一般都在3?5J/cm2之间，有些还有低于3J/cm2，普遍比较低，材料相对比较脆，耐冲击性较差，因而其综合耐磨性能仍然不是特别理想。
[0003]高锰钢经过水韧处理之后，基体全部为过冷奥氏体组织，没有碳化物增强相;在高冲击载荷作用下，表层局部能够转变为马氏体组织，具有高的硬度，从而提高其耐磨性能。但是，在中、低冲击载荷作用下，表层奥氏体组织不能完全转变为马氏体组织，会导致耐磨性能恶化。
[0004]随着某些工程机械、矿山机械、冶金机械等工况进一步恶劣以及装备大型化，例如在制砂机设备、热乳棍等装备市场，对具有更高耐磨性能的耐磨合金材料需求越来越迫切。在这种情况下，前人经过大量实验研究，开发了高钒高速钢耐磨合金材料-第四代耐磨材料来制造耐磨关键零部件，以满足其在恶劣工况下提高工件实际使用寿命服役要求。
[0005]国外己经研究开发了基于VC颗粒增强的复合耐磨材料一高钒高速钢，由于VC颗粒具有高硬度(HV2600-2800)、团球状形貌、弥散分布等诸多特征，使基于VC颗粒增强的复合耐磨材料耐磨性能和冲击韧性相比较于第三代耐磨材料一高铬铸铁(碳化物硬度、长条形、不规则分布)有了大幅度提升;并且成功应用于热乳乳辊、冷乳乳辊、粉磨机锤头、衬板等耐磨铸件。
[0006]在我国也起步研究开发基于VC增强的复合耐磨合金材料一高钒高速钢，并且应用于热乳辊耐磨件。目前使用铸造工艺开发基于VC的颗粒增强型复合耐磨材料的凝固特性、变质机理和热处理工艺特征等方面的研究基本趋于成熟。但是，高钒高速钢耐磨合金材料仍然有一些技术领域有待于突破，制约了其产业化应用;例如:进一步提高其韧性以促使其耐磨性能更加稳定可靠，提高其抗高温氧化性能等。
[0007]目前，我国对高钒高速钢耐磨合金材料的变质处理方面有一定研究，现有技术对高钒耐磨合金材料采用的变质处理方法主要是使用稀土硅镁或者(含B、含T1、含Zr)钾盐作为孕育变质剂，使用量均在0.5?1.0%之间；其中含Ti钾盐变质效果相对较为理想。使用常用的稀土硅、镁作为变质剂，稀土一方面有净化铁液的作用，能与铁液中的氧、氮等生成化合物，同时这些化合物还可以作为形核质点起到细化碳化物的作用；另一方面稀土是一种表面活性元素，在凝固过程中可以富集在碳化物的表面，从而抑制碳化物沿晶界长大，使碳化物细化。使用钾盐作为孕育变质剂，由于钾K容易富集在碳化物表面，抑制碳化物沿晶界的长大，使碳化物细化;而含Ti钾盐中的微量Ti能与铁液中的碳形成TiC颗粒，能起到形核质点的作用；从而钾盐能起到较好的孕育变质作用。由于采用的变质剂起到了外来晶核的作用，使得凝固组织的形核率大大增加，碳化物的形态产生了一定变化，VC逐步呈孤立分布的团块状，碳化物边部的圆滑程度也有了一定提高，碳化物尺寸也明显减少，特大颗粒的碳化物消失;分布均匀性也有所增强。
[0008]现有技术的缺点有以下四点:
(I)使用孕育变质处理技术，可以改善合金材料中碳化物形貌及其稳定性，在一定幅度上改善高钒高速钢耐磨合金材料的冲击韧性和塑性。但是，其提高幅度和效果仍然十分有限。
[0009](2)现有的热处理工艺技术，可以使耐磨合金材料在室温时含有一定量的残余奥氏体组织，且通过回火工艺，残余奥氏体组织又会有一部分转变为马氏体。因此，针对高碳钢或者铸铁合金材料，由于淬透性好，残余奥氏体含量偏低，导致韧、塑性可以调节的范围较少。
[0010](3)利用高锰钢水韧处理，可以使高锰钢为全奥氏体组织，材料塑、韧性能十分优良。但是，由于高锰钢中无碳化物硬质相来增强其耐磨粒磨损性能，且对于中、低冲击载荷工况，其表层的奥氏体组织不能有效地转变为马氏体组织来提高其硬度和耐磨性能;故对于中、低冲击载荷和磨粒磨损的应用场合，高锰钢的耐磨性能并不理想。
[0011](4)高钒高速钢耐磨合金材料在高温热处理时容易氧化，导致在工件或试样表面生成一层厚厚的氧化皮。

【发明内容】

[0012]针对高钒高速钢耐磨合金材料，由于碳化物具有高硬度及顆粒形貌较好而具有较好韧性，故它的耐磨粒磨损性能很高。但是，针对一些冲击相对大的应用场合，其冲击韧性和塑性还不能完全满足其使用要求。所以，在高的冲击场合，需要耐磨合金材料具有更高冲击韧性和塑性，目前高钒高速钢耐磨合金材料还不能满足其使用要求。因此，本发明需要解决高钒高速钢耐磨合金材料在高、中冲击工况条件下的韧塑性不足问题。
[0013]针对现有高锰钢耐磨合金材料，如Mnl3Cr2，其冲击韧性可以达到200?300J/cm2，韧性很好，经过水韧处理，基体全部为过冷奥氏体组织。在受到外界高冲击载荷时，表层能转变为马氏体组织，导致其耐磨性能好。但是，在中、低冲击载荷下，表层奥氏体组织并不能局部转变为马氏体组织，导致在该工况条件下耐磨性能不足。因此，本发明需要解决高锰钢耐磨合金材料在中、低冲击载荷条件下的耐磨性能不足问题。
[0014]针对高钒高速钢耐磨合金材料，在热处理时工件表面容易氧化生成一层厚厚的氧化物，需要在保护气氛或者在工件表面涂刷抗高温氧化涂料，所以工件在热处理过程中存在容易氧化的问题。因此，本发明需要解决高钒高速钢耐磨合金材料的抗氧化性问题。
[0015]本发明解决上述技术问题采用的技术方案为:一种VCJI强中锰耐磨合金材料，其组分按以下质量百分比组成:(::2.0-3.5%、￥:3.5-12.5%、51:0.5-2.0%、]\111:1.5-10.5%、0:0.5-3.5%、Mo:0.5-2.5%、T1:0.1-2.0%、A1: 0.1-1.5%、S:彡0.04%、P: ^0.06%，余量为铁。
[0016]本发明还提供一种VCp增强中锰耐磨合金材料的制备方法，其按以下步骤进行: 1)将废钢、生铁、钒铁、钛铁、铬铁、钼铁、锰铁清理干净，按上述质量百分比要求进行配料，并分类放置；
2)将上述废钢、生铁、铬铁与钼铁放入炉中加热熔炼，在熔炼后期加入锰铁和钒铁，待熔清后进行等温处理，再加入铝丝或铝粒进行预脱氧，然后加入脱硫剂脱硫，并扒渣；
3)再加入钛铁，并加入招丝或招粒调整钛和招元素的成分；
4)抽取成分试样检测，直到成分检测合格后升高炉温，并且经过终脱氧处理后出炉；
5)向出炉后的铁液中加入复合孕育变质剂，采用包底冲入法对铁液进行孕育和变质处理；
6)将孕育和变质处理的铁液进行浇注；
7)浇注完成后进行冷却、清理处理，再打磨喷砂；
8)将上述打磨喷砂后的工件置于加热炉中进行淬火-碳分配热处理。
[0017]作为优选，熔炼温度为1550-1600 V，等温处理时间为5_10min;预脱氧采用的铝丝或招粒的质量分数占铁液质量的0.1%-0.15%O
[0018]作为优选，步骤(4)中，炉温升至1600-1650°c之间。
[0019]作为优选，所述孕育变质剂的组分所占铁液质量百分比为:0.10%Ti,0.10% RE,0.05%Mg、0.15%Ko
[0020]作为优选，将上述组分的复合孕育变质剂破碎至Φ1-5πιπι的小颗粒，经200°C烘干后，预置浇包底部，再进行孕育和变质处理；将浇包中的铁液孕育和变质处理后静置2-3min，再进行浇注，浇注温度为1420-1540 °C。
[0021]作为优选，所述工件置于加热炉后，升温至850-1050°C，再保温20-60min;然后淬火到100-500 0C，并保温5-25s，接着升温到150-650°C，并保温5_5400s，然后出炉风冷至室温O
[0022]作为另一种优选，所述工件置于加热炉后，升温至850-1050°C，再保温20-60min，接着淬火到100-500 0C，并保温5-5400S，然后出炉风冷至室温。
[0023]进一步地，保温5-5400S后风冷到室温，然后在100-300°C温度区间进行回火，再出炉空冷至室温。
[0024]本发明还提供一种耐磨零部件，其由上述方法获得的材料制成，不仅耐磨性能好，而且塑、韧性能显著提升。
[0025]本发明通过对铸态组织进行淬火-碳分配及回火热处理，使组织中含有富碳的奥氏体，通过在室温时存在的富碳奥氏体在应变作用下产生相变而诱发TRIP效应，来提高耐磨合金材料的塑、韧性能和耐磨性能。
【附图说明】
[0026]图1(a、b、c)是本发明实施I制备的材料分别为100倍、200倍、500倍的金相图。
[0027]图2为图1中的产品用X射线衍射仪相检测的谱图。
[0028]图3(a、b、c)是本发明实施2制备的材料分别为100倍、200倍、500倍的金相图。
[0029]图4为图3中的产品用X射线衍射仪相检测的谱图。
[0030]图5(a、b)是本发明实施3制备的材料分别为200倍、500倍的金相图。
[0031]图6为图5中的产品用X射线衍射仪相检测的谱图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图详细介绍本发明:
一种VCp增强中锰耐磨合金材料，其组分按以下质量百分比组成:C: 2.0-3.5%、V: 3.5-12.5%、S1:0.5-2.0%、Mn:1.5-10.5%、Cr:0.5~3.5%、Mo:0.5~2.5%、T1:0.1-2.0%、Al: 0.1-1.5%、S:彡0.04%、P:彡0.06%，余量为铁。其中，Si来自废钢、生铁或人为添加，Al则来自于人为添加及预脱氧和终脱氧时极少量的残留。
[0033]本发明利用V、Ti元素取代高铬铸铁中Cr元素，在铁基体中生成高硬度VC碳化物硬质颗粒;在铁中加入0.1-2.0 %的Ti元素使其在铁中生成部分(V，Ti )C共晶碳化物；因工件一般都有一定厚度，加入一定量的铬Cr元素和钼Mo元素作为提高淬透性的元素;利用锰元素增加和稳定耐磨合金材料中的奥氏体含量；因Ti元素易与硫元素结合生成有害化合物Ti2S，因此对硫元素的控制要求较严，要求<0.04 %。其中，
C:碳元素对本复合耐磨合金材料的组织与性能来说至关重要，它既可以固溶于基体中起固溶强化作用，又是形成碳化物增强相的基本元素。还能促进马氏体转变，提高复合耐磨合金材料的淬硬性。碳含量太高会增加材料脆性，太低则减少碳化物增强相的数量致使其耐磨性能降低。通过碳元素配分使它能从马氏体向奥氏体扩散，可以使室温奥氏体富碳，有利于在应力作用下奥氏体转变为马氏体，通过相变产生塑、韧性;而且碳元素还可以显著降低马氏体形成温度，即相变点。因此，控制C含量在2.0-3.5%之间。
[0034]Mn:锰元素对于本复合耐磨合金材料的组织与性能来说至关重要，它可以固溶于基体中起固溶强化作用，但是在本复合耐磨材料中，并不是其主要作用。锰可以显著降低马氏体形成温度，即相变点；且扩大两相区。锰是促进本复合耐磨合金材料中奥氏体形成和稳定的主要元素，起着十分关键性的作用。因此，控制Mn含量在1.5-10.5%之间。Mn元素还能一定程度上有利于提高耐磨合金材料的抗高温氧化性能。
[0035]V:钒是强碳化物形成元素，易在铁液中与C元素反应形成大量且能够呈团球状等形态、弥散分布的VC增强相，相对于高铬铸铁中的碳化物，其形态和分布均有了很大改善，显著提高本复合耐磨合金材料抗磨粒磨损时的冲击韧性与耐磨性能。然而，由于加入了一定量Ti元素，在基体中可生成TiC，它与VC晶格类型相同，均为面心立方晶格，两者容易复合形成(V，Ti)C共晶碳化物，故Ti元素可取代部分V元素。V元素可以显著升高马氏体形成温度，即相变点。所以，把V含量控制在3.5-12.5%之间。
[0036]Cr:铬也可与C反应形成Cr6CXr7C3和Cr23C6等碳化物，但由于铬的碳化物显微硬度比VC低得多，且其形貌由于呈长条形而导致其韧性较差，故本发明中添加铬元素的目的不在于使其形成碳化物，而且在基体组织凝固过程中形成碳化物的优先顺序应该是Ti>v>Cr，而且其Cr元素的加入量较少，可以使其固溶于奥氏体中，主要起着提高基体的淬硬性和淬透性作用，选择控制Cr元素含量在0.5-3.5%之间。
[0037]Ti:钛元素是强碳化物形成元素，与铁液中的C元素反应形成大量细小、弥散分布的TiC核，由于其凝固析出温度要高于VC，且与VC均为面心立方晶格，晶格常数相近，晶格错配度小，故TiC容易作为VC有效异质核心，同时还可以细化奥氏体枝晶，改善碳化物形态与分布。故在成分设计中，直接将Ti含量控制在0.1-2.0%，将合金加入铁液中，以便易于熔化，通过所采用中频感应熔炼炉的电磁场搅拌作用，使其产生大量均匀的TiC核。但是，在铁液中Ti元素加入不宜过多，过多则会影响其金属溶液的流动性能和充型性能。Ti可以显著升高马氏体形成温度，即相变点。所以，在其成分设计中控制其上限为2.0%。
[0038]Si和Al:主要用于抑制或延迟Fe3C等不利碳化物在热处理工艺过程中的生成；同时，Al元素还能提高耐磨合金材料的抗高温氧化性能。
[0039]在本发明中，复合孕育变质剂的组分设计为:0.1O % T1、0.1O % RE、0.05 % Mg、0.15%K。通过在铁液中加入一定量的钛元素，由于TiC凝固析出温度要高于VC颗粒，且与VC均为面心立方晶格，晶格常数相近，晶格错配度小，故TiC容易作为VC的异质核心，同时还可以细化奥氏体枝晶，改善共晶碳化物的形态与分布。因此，使其先析出TiC;从而在铁液中形成异质核心起到对铁液的孕育作用。由于在铁液成分设计中含有Ti元素，在其变质剂中也含有一定Ti元素，使得在铁液凝固过程中，优先于VC析出的TiC，数量足够多而且拥有足够的结晶核心，从而有利于奥氏体枝晶和碳化物细化，且容易形成(V，Ti)C共晶碳化物。
[0040]在铁液浇包中加入复合孕育变质剂进行变质处理，其中含有一定量的稀土镁和钾盐，一方面稀土具有脱氧、脱硫作用，所生成的稀土硫化物、稀土氧化物和稀土硫氧化物能够被排除，能对铁液作进一步的净化，稀土和镁元素能够在奥氏体枝晶结晶前沿的熔体中富集，形成成分过冷区，有利于奥氏体枝晶向多晶发展，从而缩小枝晶间距。另一方面，稀土和镁元素是表面活性元素，容易在碳化物的某晶面被选择吸附，从而抑制碳化物晶面的择优长大。变质剂中镁和钾元素沸点低，加入铁水后迅速汽化并产生大量的原子气团而造成碳化物点阵上的空位，空位加速碳化物的溶解和扩散，特别是钾与陶瓷碳化物VC间润湿性能较好，从而有利于碳化物VC团球化，边菱圆钝;致使碳化物形态得到改善。
[0041]于是，通过使铁液产生足够数量的异质核心和形成(V，Ti)C共晶碳化物，并使碳化物晶界富集镁和稀土元素阻止碳化物某晶面的择优长大，以及钾元素产生的碳化物点阵空位加速碳化物的溶解和扩散，使得在本耐磨合金材料中VC碳化物大多数呈现球团状，而且均匀分布。大块状、开花状、条状、杆状和蠕虫状等形态的碳化物以及菊花状分布的情形大大减少，使耐磨合金材料性能更加稳定可靠。
[0042]因此，在提高增强颗粒硬度(大于铬的碳化物硬度)的同时，通过VC球团化而减少对基体的割裂作用，提高基体冲击韧性;使材料耐磨性能得到一定提高。
[0043]在熔炼过程中通常采用常规铸铁除渣剂来去除铁液中的杂质元素和夹杂物，因为在成分设计中含有Ti元素，而Ti元素容易生成有害的1^11^203、1^25等夹杂物。因此，为了提高Ti元素作用使其充分发挥异质核心和孕育作用，本发明采用先脱氧一再脱硫以及三次扒渣的除渣工艺，由于氧的活度要大于硫，通过先脱氧有利于提高脱硫的实际效果;采用铝丝进行脱氧，采用专用铸铁脱硫剂进行脱硫;通过充分和反复多次聚集铁液中的夹渣物，进行多次扒渣，而予以排除干净。由于扒渣比较充分，且次数较多，因此铁液的扒渣比较彻底，有利于提高Ti元素收得率并发挥其异质核心和孕育作用。
[0044]针对碳含量<0.5%且不含或仅含有微量强碳化物形成元素的中、低碳钢和碳含量?0.9%且仅含有微量强碳化物形成元素的高碳钢，淬火-碳分配-回火工艺(QPT)是将钢完全奥氏体化后淬火至马氏体开始转变温度(Ms)和马氏体结束转变温度(Mf)之间，得到一定量的马氏体和奥氏体，再在一定温度保温一定时间，使马氏体中过饱和的碳原子迀移到奥氏体中，增加奥氏体中的碳含量，以便稳定奥氏体，然后风冷至室温，最终得到具有一定数量且能在室温稳定存在的富碳奥氏体和马氏体双相组织。因为这种工艺的钢在变形过程中，奥氏体可以在受到应力应变作用下，发生马氏体相变，吸收一定的应力，诱发相变塑、韧性，从而使耐磨合金材料具有较好的塑、韧性能。
[0045]高锰钢Mnl3Cr2铸态组织经过水韧处理，即为一种固溶处理，由于高锰钢的铸态组织为奥氏体、碳化物以及珠光体所组成，有时还含有少量的磷共晶。沿奥氏体晶界析出的碳化物会降低钢的韧性，为了消除碳化物，将钢加热至奥氏体区温度(1050-1100Γ，需要视钢中的碳化物细小或粗大而定)并保温一段时间(每25_壁厚保温Ih)，使铸态组织中的碳化物基本都固溶到奥氏体中，然后快速冷却，从而得到单一的过冷奥氏体组织。水韧处理后其韧、塑性能较好，使材料能应用于高冲击工况场合。由于高锰钢在水韧处理后全为过冷奥氏体组织，导致材料塑、韧性能十分优良。
[0046]实施例1
将废钢、生铁、钒铁、钛铁、铬铁、钼铁、锰铁清理干净，按C: 2.0%、V: 7.5%、S1: 0.5%、Mn:I.5%、Cr: 0.5%、Mo: 0.5%、T1: 2.0%、Al:1.5 %、S:彡0.04%、P:彡0.06%，余量为铁，进行配料，并分类放置;再将上述废钢、生铁、铬铁与钼铁放入炉中加热熔炼，熔炼温度为1550°C，在熔炼后期加入锰铁和钒铁，待熔清后进行等温处理5min，再加入占铁液质量的0.1%铝丝或铝粒进行预脱氧，然后加入脱硫剂脱硫，并扒渣;再加入钛铁和铝粒调整钛和铝元素的成分；接着抽取成分试样检测化学成分，并进行各元素的成分调整，直到成分合格后升高炉温至1600°C，并利用上述加入的铝粒进行终脱氧处理，然后准备出炉;接着向出炉后的铁液中加入复合孕育变质剂，孕育变质剂的组分占铁液质量百分比为:0.10 % T1、0.10 % RE、0.05 %Mg、0.15 % K，将复合孕育变质剂破碎至Φ Imm的小颗粒，经200 °C烘干后，预置浇包底部，然后采用包底冲入法对冲入浇包中的铁液进行孕育和变质处理，处理后静置2min，再进行浇注，浇注温度为1500 °C (针对消失模铸造工艺)；待工件在砂箱中冷却30分钟以上，工件出箱冷却并做清理处理，再进行打磨喷砂后处理;将上述打磨喷砂后的工件置于加热炉，再升温至850°C，并保温60min，然后淬火到100°C，保温25s;接着升温到250°C，并保温5400s，然后出炉空(或风)冷至室温，得到耐磨合金材料试样，其金相图如图1;经X射线衍射仪相鉴定检测，除碳化物以外，奥氏体含量为15.6%，马氏体含量为84.4%，其谱图如图2所示。
[0047]实施例2
将废钢、生铁、钒铁、钛铁、铬铁、钼铁、锰铁清理干净，按C: 2.8%、V: 8%、S1: 1.2%、Mn: 6%、Cr: 2%、Mo: I.5%、Ti: 1%、A1: 0.8%、S:彡0.04%,P:彡0.06%，余量为铁，进行配料，并分类放置;再将上述废钢、生铁、铬铁与钼铁放入炉中加热熔炼，熔炼温度为1580 °C，在熔炼后期加入锰铁和钒铁，待熔清后进行等温处理6min，再加占铁液质量的0.12%铝丝或铝粒进行预脱氧，然后加入脱硫剂脱硫，并扒渣;再加入钛铁和铝丝调整钛和铝元素的成分;接着抽取成分试样检测化学成分，并进行各元素的成分调整，直到成分合格后升高炉温至1630°C，并利用上述加入的铝丝进行终脱氧处理，然后准备出炉;接着向出炉后的铁液中加入复合孕育变质剂，孕育变质剂的组分占铁液质量百分比为:0.10%T1、0.10%RE、0.05%Mg、0.15%K，将复合孕育变质剂破碎至Φ 3_的小颗粒，经200 0C烘干后，预置浇包底部，采用包底冲入法对铁液进行孕育和变质处理，处理完后静置3min，再进行浇注，浇注温度为1520°C(针对消失模铸造工艺);待工件在砂箱中冷却30分钟以上，工件再出箱冷却并做清理处理，再进行打磨喷砂后处理;将上述打磨喷砂后的工件置于加热炉，再升温至1000°c，并保温40min，然后淬火到300°C，并保温1s;接着升温到450°C，并保温300s，然后出炉空冷或风冷至室温，得到耐磨合金材料工件或试样，其金相图如图3所示;经X射线衍射仪相鉴定检测，除碳化物以外，奥氏体含量为34.1%，马氏体含量为65.9%，其谱图如图4所示。
[0048]实施例3
将废钢、生铁、钒铁、钛铁、铬铁、钼铁、锰铁清理干净，按C: 3.5%、V: 12.5%、S1: 1.0%、Μη:1.5%、Cr: 3.5%、Mo: 2.5%、T 1: 0.1%、Al: 0.4 %、S:彡 0.04%、P:彡 0.06%，余量为铁，进行配料，并分类放置;再将上述废钢、生铁、铬铁与钼铁放入炉中加热熔炼，熔炼温度为16000C，在恪炼后期加入猛铁和f凡铁，待恪清后进彳丁等温处理1min，再加入占铁液质量的0.15%招丝或铝粒进行预脱氧，然后加入脱硫剂脱硫，并扒渣;再加入钛铁和铝丝调整钛和铝元素的成分;接着抽取成分试样检测化学成分，并进行各元素的成分调整，直到成分合格后升高炉温至1650°C，并利用上述加入的铝丝进行终脱氧处理，然后准备出炉;接着向出炉后的铁液中加入复合孕育变质剂，孕育变质剂的组分占铁液质量百分比为:0.10 % T1、0.1O % RE、
0.05 %Mg、0.15 % K，将复合孕育变质剂破碎至Φ 5mm的小颗粒，经200°C烘干后，预置浇包底部，然后采用包底冲入法对铁液进行孕育和变质处理，处理后静置2min，再进行浇注，浇注温度为15400C (针对消失模铸造工艺)；待工件在砂箱中冷却30分钟以上，工件出箱冷却并做清理处理，再进行打磨喷砂后处理;将上述打磨喷砂后的工件置于加热炉，再升温至1050°C，并保温20min，接着淬火到450°C，并保温45s;然后出炉空冷或风冷至室温;再在200°C温度区间进行回火，然后出炉空冷至室温，得到耐磨合金材料工件或试样，其金相图如图5所示。经X射线衍射仪的相鉴定检测，除碳化物以外，奥氏体含量为85.9%，马氏体含量为14.2%，其谱图如图6所示。
[0049]以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体案例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在【具体实施方式】以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种VCp增强中锰耐磨合金材料，其组分按以下质量百分比组成:C: 2.0-3.5%、V: 3.5-12.5%、S1:0.5-2.0%、Mn:1.5-10.5%、Cr:0.5-3.5%、Mo:0.5-2.5%、T1:0.1-2.0%、Al: 0.1-1.5 %、S:彡 0.04%、P:彡 0.06%，余量为铁 ο2.—种权利要求1所述VCp增强中锰耐磨合金材料的制备方法，其按以下步骤进行: I)将废钢、生铁、钒铁、钛铁、铬铁、钼铁、锰铁清理干净，按上述质量百分比要求进行配料，并分类放置； 2)将上述废钢、生铁、铬铁与钼铁放入炉中加热熔炼，在熔炼后期加入锰铁和钒铁，待熔清后进行等温处理，再加入铝丝或铝粒进行预脱氧，然后加入脱硫剂脱硫，并扒渣； 3)再加入钛铁，并加入招丝或招粒调整钛和招元素的成分； 4)抽取成分试样检测，直到成分检测合格后再升高炉温，并且经过终脱氧处理后出炉； 5)向出炉后的铁液中加入复合孕育变质剂，采用包底冲入法对铁液进行孕育和变质处理； 6)将孕育和变质处理的铁液进行浇注； 7 )浇注完成后进行冷却、清理处理，再打磨喷砂； 8)将上述打磨喷砂后的工件置于加热炉中进行淬火-碳分配热处理。3.如权利要求2所述VCp增强中锰耐磨合金材料的制备方法，其特征在于:熔炼温度为1550-1600°C，等温处理时间为5-10min;预脱氧采用的铝丝或铝粒的质量分数占铁液质量的0.1%-0.15%04.如权利要求3所述VCp增强中锰耐磨合金材料的制备方法，其特征在于:步骤(4)中，炉温升至1600-1650 °C之间。5.如权利要求4所述VCp增强中锰耐磨合金材料的制备方法，其特征在于:所述孕育变质剂的组分占铁液质量百分比为:0.10%T1、0.10%RE、0.05%Mg、0.15%K。6.如权利要求5所述VCp增强中锰耐磨合金材料的制备方法，其特征在于:将上述组分的复合孕育变质剂破碎至Φ l_5mm的小颗粒，经200 °C烘干后，预置浇包底部，再进行孕育和变质处理；将浇包中的铁液孕育和变质处理后静置2-3min，再进行浇注，浇注温度为1420-1540。。。7.如权利要求6所述VCp增强中锰耐磨合金材料的制备方法，其特征在于:所述工件置于加热炉后，升温至850-10500C，再保温20-60min ；然后淬火到100-500°C，并保温5_25s，接着升温到150-650 0C，并保温5-5400s，然后出炉风冷至室温。8.如权利要求6所述VCp增强中锰耐磨合金材料的制备方法，其特征在于:所述工件置于加热炉后，升温至850-10500C，再保温20-60min，接着淬火到100-500°C，并保温5_5400s，然后出炉风冷至室温。9.如权利要求7或8所述VCp增强中锰耐磨合金材料的制备方法，其特征在于:保温5-5400s后风冷到室温，然后在100-300°C温度区间进行回火，再出炉空冷至室温。10.—种耐磨零部件，其由权利要求2至9中任意一项所述方法获得的材料制成。
【文档编号】C22C33/08GK105908065SQ201610307424
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】曾松盛, 陈天虎, 田阳
【申请人】曾松盛