本发明涉及耐磨材料领域，尤其涉及一种高强度硬性耐磨材料。
背景技术：
耐磨材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业具有十分重要的作用。
目前耐磨材料主要有以下几大类：耐磨球、耐磨钢板、耐磨焊条、耐磨陶瓷、耐磨地坪、耐磨橡胶、耐磨管道、耐磨轴承、耐磨焊材、耐磨铸件等其它耐磨材料。
现有产品的耐磨材料均为铸铁材质，致密度低，韧性差，耐磨性有待进一步提高；手工生产劳动强度大，生产效率低，难于实现清洁生产和机械化生产。而消失模铸造是一项创新的铸造工艺方法，其工艺流程包括预发泡、模型成型、模型簇组合、模型簇浸涂、浇注、落砂清理。采用该铸造工艺，在技术、经济、环保等方面具有很大的优势，可降低劳动强度，生产效率高，可有效地克服现有手工生产所存在的弊病；此外，铬合金含量低的产品不耐磨，铬合金含量高的虽然耐磨性有所提高，但成本较高，性价比较低。因此，加快磨球产品技术更新、换代步伐，开发性价比更高的替代产品，已经成为耐磨材料企业的重要责任和当务之急。
技术实现要素：
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种高强度硬性耐磨材料，强度和硬度高，耐磨性好。
本发明提出的一种高强度硬性耐磨材料，所述高强度硬性耐磨材料由1.9质量百分比以上且2.8质量百分比以下的C、1.4质量百分比以上且2.9质量百分比以下的Si、0.6质量百分比以上且0.8质量百分比以下的Mn、5质量百分比以上且12质量百分比以下的Cr、0.6质量百分比以上且1.2质量百分比以下Cu、0.1质量百分比以上且0.3质量百分比以下的Mo、0.01质量百分比以上且0.04质量百分比以下的P、0.01质量百分比以上且0.04质量百分比以下的S，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。
优选地，炭硅当量值(C+1/3Si)为2.8-3.2。
优选地，Mn、Cu及Mo的合计含量(Mn+Cu+Mo)与C的含量之比(Mn+Cu+Mo)/C以质量比计，满足364＜(Mn+Cu+Mo)/C＜437。
优选地，Si含量与P含量之比Si/P以质量比计，满足72.5＜Si/P＜140。
优选地，Cr含量与Mn含量之比Cr/Mn以质量比计，满足25＜Cr/Mn＜45。
优选地，Cr、Cu及Mo的含量满足如下述式：([％Cu]+10[％Cr])/2[％Mo]≤1，其中[％M]为M元素的耐磨材料中含量(质量％)。
(C)：高锰钢铸件耐磨性不是含碳量越高越耐磨，而是有一个极限值，当含碳量>1.4％后铸态析出碳化物很多，水韧处理时碳化物不能完全溶到奥氏体中去，间隙固溶的碳化物也达到了饱和，这样不仅对耐磨性没有好处，而且降低材料的强度和韧性，服役时容易断裂。
(Si)：含硅量高，降低碳在奥氏体中的溶解度，碳化物在晶界上析出增多且肥大，水韧处理后，在晶界上留下较大的显微疏松。硅是使γ相区封闭的合金元素，它可使钢的淬透性略有提高，使钢的屈服强度有所提高。钢中同时加入硅和锰两种合金元素，可以发挥各自的优点，减弱二者的缺点
(Mn)：高锰钢由于含锰量高，钢的铸态组织为奥氏钵及碳化物，经1000℃左右加热水淬处理(通常称水韧处理)后。绝大部分碳化物固溶于奥氏体中，钢的组织为单相奥氏体或奥氏体加少量碳化物，Mn是使γ相区扩大的合金元素，它可使钢的淬透性增加，使Ms点降低，促进奥氏体晶粒长大。
(Cr)：铬是碳化物形成元素。铬除与碳结合成碳化物外，其余部分溶于基体内，从而提高基体的电极电位，对抗腐蚀是有利的。若其含量较小时，可能会出现M3C型碳化物，使硬度和韧性都降低。若其含量较大时，结晶时碳化物数量显著增多，使韧性明显下降，同时由于基体中含碳量降低，导致基体的硬度降低，从而耐磨性下降。但现在已经有部分厂家采用特殊的生产和处理工艺解决了这个问题，使铬的含量最大可达到30％。
(Cu)：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。
(Mo)：钼的主要作用是细化基体，细化碳化物，提高基体的电极电位，提高耐蚀性，在金属型铸造条件下，加入少量即可起明显作用，实用于有特殊要求的耐磨材料。
(P)：磷单独溶解在钢中很少，常以Fe2p，Fe3P的形式存在于晶界上使钢的强度、韧性和耐磨性大为降低，碳含量高加剧了P以共晶形式析出在晶界上。
(S)：由于钢中含锰量高，能生成大量的MnS从渣中排出。又由于是在碱性渣中熔炼，硫可顺利降低到0.03％以下。这样低的硫量对钢的强度、韧性和耐磨性均无明显影响。
本发明通过对高强度硬性耐磨材料的组分进行合理选择，并控制P、S两种杂质的含量，提升了耐磨件的耐磨性能和耐腐蚀性能，延长了使用寿命；控制Mn、Cu及Mo的含量，使Mn、Cu及Mo相互配比，并控制与C的配比，Mn是使γ相区扩大的合金元素，它可使钢的淬透性增加，使Ms点降低，促进奥氏体晶粒长大，铜是奥氏体形成元素，多加了组织中出现奥氏体。钼的主要作用是细化基体，细化碳化物，提高基体的电极电位，提高耐蚀性，在金属型铸造条件下，加入少量即可起明显作用，实用于有特殊要求的耐磨材料；控制与C含量的配比，能有效提高耐磨材料的硬度，进而有效提高了耐磨材料的抗冲击性能。铬其含量较小时，可能会出现M3C型碳化物，使硬度和韧性都降低。若其含量较大时，结晶时碳化物数量显著增多，使韧性明显下降，同时由于基体中含碳量降低，导致基体的硬度降低，从而耐磨性下降。但现在已经有部分厂家采用特殊的生产和处理工艺解决了这个问题，使铬的含量最大可达到30％。铸铁合金中的碳硅元素是促使形成粗片状珠光体的重要因素，碳硅量的过高，会严重影响形成白口，降低硬度。适当降低碳硅含量，还可增强基体组织的强韧性指标，降低因冲击而破碎的可能性，但是如果过于降低碳硅当量，又有可能使磨球的韧性指标过高，硬度降低，耐磨性变差，因此本发明控制了炭硅当量值(C+1/3Si)为2.8-3.2，从而有效提高了硬度和耐磨性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
实施例1
本发明提出的一种高强度硬性耐磨材料，所述高强度硬性耐磨材料由2.35质量百分比的C、2.15质量百分比的Si、0.7质量百分比的Mn、8.5质量百分比的Cr、0.9质量百分比Cu、0.2质量百分比的Mo、0.025质量百分比的P、0.025质量百分比的S，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。
实施例2
本发明提出的一种高强度硬性耐磨材料，所述高强度硬性耐磨材料由1.9质量百分比的C、2.9质量百分比的Si、0.6质量百分比的Mn、12质量百分比的Cr、0.6质量百分比Cu、0.3质量百分比的Mo、0.01质量百分比的P、0.04质量百分比的S，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。
实施例3
本发明提出的一种高强度硬性耐磨材料，所述高强度硬性耐磨材料由2.8质量百分比的C、1.4质量百分比的Si、0.8质量百分比的Mn、5质量百分比的Cr、1.2质量百分比Cu、0.1质量百分比的Mo、0.04质量百分比的P、0.01质量百分比的S，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。
实施例4
本发明提出的一种高强度硬性耐磨材料，所述高强度硬性耐磨材料由2.0质量百分比的C、2.8质量百分比的Si、0.65质量百分比的Mn、11质量百分比的Cr、0.7质量百分比Cu、0.25质量百分比的Mo、0.02质量百分比的P、0.03质量百分比的S，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。
实施例5
本发明提出的一种高强度硬性耐磨材料，所述高强度硬性耐磨材料由2.7质量百分比的C、1.5质量百分比的Si、0.75质量百分比的Mn、6质量百分比的Cr、1.1质量百分比Cu、0.15质量百分比的Mo、0.03质量百分比的P、0.02质量百分比的S，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。