一种高能离子切分轮合金材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高能离子切分轮合金材料及其制备方法。包括合金材料的各组分按质量百分比的构成为：C：2.5～3.1％，Cr：25.5～30％，Ti：1.18～2.12％，Mn：1.14～1.18％，Mo：0.15～0.21％，Cu：0.05～0.02％，Mg：0.04～0.06％，余量为Fe。本发明通过采用合金材料制成的切分轮，具有一定的结构强度，通过高能离子注渗碳化钨工艺，在切分轮表面形成一层渗碳化钨?Co复合层，切分轮表面只有碳化钨的高硬度、高耐磨性，同时表而的红硬性、热强性、抗疲劳性也得到提高。
【专利说明】
一种高能离子切分轮合金材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于切分轮技术领域，特别是涉及一种高能离子切分轮合金材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]WCSA(碳化钨注渗钢基合金)是采用高能离子使WC注渗到钢基体内，使表面形成耐磨性很高的碳化钨(WC)富集层和特殊的组织结构。WC属高硬陶瓷材料，硬而脆，除了作研磨材料外，WC很少直接使用。20世纪20年代，科学家发明了以钴粘结的WC基硬质合金。
[0003]高的耐磨性和良好的综合力学性能WC注渗进合金结构钢基体后，与基体材料形成冶佥结合，浓度成梯度变化，没有宏观界而形成特殊的组织结构。碳化钨和介金结构钢两者优势互补，使切分轮表面只有碳化钨的高硬度、高耐磨性，同时表而的红硬性、热强性、抗疲劳性也得到提高。而心部则保持了合金结构钢原有的高强度、高韧性。在表而和心部间还存在一个性能渐变的梯度过渡层，有效地避免了性能突变时可能引起的材料破坏。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种高能离子切分轮合金材料及其制备方法，通过采用合金材料制成的切分轮，具有一定的结构强度，通过高能离子注渗碳化钨工艺，在在切分轮表面形成一层渗碳化钨-Co复合层，切分轮表面只有碳化钨的高硬度、高耐磨性。
[0005]为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0006]本发明为一种高能离子切分轮合金材料，该合金材料的各组分按质量百分比的构成为:C:2.5?3.1%，Cr:25.5 ?30%，T1:1.18 ?2.12 %，Mn:1.14 ?I.18%，Μο:0.15 ?
0.21%，Cu:0.05?0.02%，Mg:0.04?0.06%，余量为Fe。
[0007]—种高能离子切分轮合金材料的制备方法，包括如下步骤；
[0008]步骤一，将普通废钢、生铁、铬铁、钛铁、钼铁和锰铁混合加热熔化；
[0009]步骤二，将步骤一的混合钢水温度升至1730 0C?1780 V，加入脱氧剂铝，而后出炉；
[0010]步骤三，将铜铁破碎至粒度0.1-1mm的小块混合Mg粉，经260°C以下温度烘干后，置于浇包底部，采用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；
[0011]步骤四，用腊模精密铸造方法或消失模铸造方法浇注切分轮，钢水浇注温度为1400。。?1450。。；
[0012]步骤五，对于浇注的切分轮经打磨清理后进行退火处理，其工艺是在880 °C?950°C下保温2h?4h，然后炉冷至550°C后炉冷或空冷；
[0013]步骤六，将切分轮进行粗加工后，再进行等温淬火处理，其工艺是在电炉或盐浴炉内加热至1050°C?1180°C，保温1.5h?311后，直接在280°C?360°C的盐浴池内等温2h?4h，然后空冷；随后进行回火处理，其工艺是在500°C?580°C保温3h?6h，然后炉冷或空冷，在相同的工艺下回火两次，最后进行精加工；
[0014]步骤七，将步骤六加工的切分轮表面进行高能离子注渗碳化钨复合层。
[0015]对切分轮表面进行高能离子注渗碳化钨复合层包括如下步骤:
[0016]步骤一，采用将石墨粉和钨粉按原子比1:1的比例置于球磨机中，在氢气保护下球磨50h-l 50h，合成了晶粒度为3.0-3.5圆的WC粉体；
[0017]步骤二，将Co粉置于球磨机中，在氢气保护下球磨30h-50h，形成0.7-0.9nm的Co粉；
[0018]步骤三，通过高能离子注渗碳化钨工艺将步骤一75 %-89 %的WC粉体和步骤二11% -25 %的Co粉混合粉末;在切分轮表面形成一层渗碳化妈-Co复合层。
[0019]本发明具有以下有益效果:
[0020]本发明通过采用合金材料制成的切分轮，具有一定的结构强度，通过高能离子注渗碳化钨工艺，在在切分轮表面形成一层渗碳化钨-Co复合层，切分轮表面只有碳化钨的高硬度、高耐磨性，同时表而的红硬性、热强性、抗疲劳性也得到提高。
[0021]当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023]—种高能离子切分轮合金材料，该合金材料的各组分按质量百分比的构成为:C:2.5?3.1%，Cr:25.5?30%，T1:1.18?2.12%，Μη:1.14?1.18%，Μο:0.15?0.21%，Cu:
0.05?0.02%，Mg:0.04?0.06%，余量为Fe。
[0024]—种高能离子切分轮合金材料的制备方法，包括如下步骤；
[0025]步骤一，将普通废钢、生铁、铬铁、钛铁、钼铁和锰铁混合加热熔化；
[0026]步骤二，将步骤一的混合钢水温度升至1730°C?1780°C，加入脱氧剂铝，而后出炉；
[0027]步骤三，将铜铁破碎至粒度0.1-1mm的小块混合Mg粉，经260°C以下温度烘干后，置于浇包底部，采用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；
[0028]步骤四，用腊模精密铸造方法或消失模铸造方法浇注切分轮，钢水浇注温度为1400。。?1450。。；
[0029]步骤五，对于浇注的切分轮经打磨清理后进行退火处理，其工艺是在880 °C?950°C下保温2h?4h，然后炉冷至550°C后炉冷或空冷；
[0030]步骤六，将切分轮进行粗加工后，再进行等温淬火处理，其工艺是在电炉或盐浴炉内加热至1050°C?1180°C，保温1.5h?311后，直接在280°C?360°C的盐浴池内等温2h?4h，然后空冷；随后进行回火处理，其工艺是在500°C?580°C保温3h?6h，然后炉冷或空冷，在相同的工艺下回火两次，最后进行精加工；
[0031 ]步骤七，将步骤六加工的切分轮表面进行高能离子注渗碳化钨复合层。
[0032]对切分轮表面进行高能离子注渗碳化钨复合层包括如下步骤:
[0033]步骤一，采用将石墨粉和钨粉按原子比1:1的比例置于球磨机中，在氢气保护下球磨50h-l 50h，合成了晶粒度为3.0-3.5圆的WC粉体；
[0034]步骤二，将Co粉置于球磨机中，在氢气保护下球磨30h-50h，形成0.7-0.9nm的Co粉；
[0035]步骤三，通过高能离子注渗碳化钨工艺将步骤一75 %-89 %的WC粉体和步骤二11% -25 %的Co粉混合粉末;在切分轮表面形成一层渗碳化妈-Co复合层。
[0036]采用合金材料制成的切分轮，具有一定的结构强度，通过高能离子注渗碳化钨工艺，在在切分轮表面形成一层渗碳化钨-Co复合层，切分轮表面只有碳化钨的高硬度、高耐磨性，同时表而的红硬性、热强性、抗疲劳性也得到提高。
[0037]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0038]以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【主权项】
1.一种高能离子切分轮合金材料，其特征在于，所述合金材料的各组分按质量百分比的构成为:C:2.5?3.1%，Cr:25.5?30%，T1:1.18?2.12%，Mn:1.14?I.18%，Μο:0.15?.0.21%，Cu:0.05?0.02%，Mg:0.04?0.06%，余量为Fe。2.如权利要求1所述的一种高能离子切分轮合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一，将普通废钢、生铁、络铁、钦铁、钥铁和猛铁混合加热恪化； 步骤二，将步骤一的混合钢水温度升至1730°C?1780°C，加入脱氧剂铝，而后出炉；步骤三，将铜铁破碎至粒度0.1-1mm的小块混合Mg粉，经260 V以下温度烘干后，置于浇包底部，采用包内冲入法对钢水进行复合变质处理； 步骤四，用腊模精密铸造方法或消失模铸造方法浇注切分轮，钢水浇注温度为1400°C?1450。。； 步骤五，对于浇注的切分轮经打磨清理后进行退火处理，其工艺是在880°C?950°C下保温2h?4h，然后炉冷至550°C后炉冷或空冷； 步骤六，将切分轮进行粗加工后，再进行等温淬火处理，其工艺是在电炉或盐浴炉内加热至1050°C?1180°C，保温1.5h?311后，直接在280°C?360°C的盐浴池内等温2h?4h，然后空冷；随后进行回火处理，其工艺是在500°C?580°C保温3h?6h，然后炉冷或空冷，在相同的工艺下回火两次，最后进行精加工； 步骤七，将步骤六加工的切分轮表面进行高能离子注渗碳化钨复合层。3.根据权利要求2所述的一种高能离子切分轮合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤七，将步骤六加工的切分轮表面进行高能离子注渗碳化钨复合层包括如下步骤: 步骤一，采用将石墨粉和钨粉按原子比1:1的比例置于球磨机中，在氢气保护下球磨50h-150h，合成了晶粒度为3.0-3.5圆的WC粉体； 步骤二，将Co粉置于球磨机中，在氢气保护下球磨30h-50h，形成0.7-0.9nm的Co粉；步骤三，通过高能离子注渗碳化钨工艺将步骤一75 %-89%的WC粉体和步骤二11%-.25 %的Co粉混合粉末;在切分轮表面形成一层渗碳化钨-Co复合层。
【文档编号】C22C38/22GK106086696SQ201610702027
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月22日
【发明人】赵仕堂, 赵家柱, 吴迪, 梁海峰, 王磊, 王孟祥
【申请人】合肥东方节能科技股份有限公司