含釩鉻耐磨合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開了一種耐磨合金及其制備方法，特別涉及一種含釩鉻耐磨合金及其制 備方法，屬于金屬耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 耐磨材料是一種消耗量極其巨大的材料品種，造成了資源和能源的巨大浪 費(fèi)。為了提高材料耐磨性，中國發(fā)明專利CN102660714A公開了一種高碳高釩耐磨鋼，其 成分質(zhì)量百分比為：碳（C)2.2% -2.4%，釩（V)8.4% -8.7%，鉻（Cr)5.8% -6.3%，鉬 (Mo)2. 3% -2. 7%，鎳（Ni)0. 8% -0? 9%，鈮（Nb) 1. 6% -1. 7%，硅（Si)0. 7%-0. 9%，磷（P) < 0. 04%，硫（S) < 0. 04%，余量為鐵（Fe)。該發(fā)明提供的高碳高釩耐磨鋼，增加了鉬和釩 的含量以取代鎢元素增加高速鋼的淬透性和耐磨性，同時又滿足了其力學(xué)的性能要求。中 國發(fā)明專利CN 1380436還公開了高釩高耐磨合金，成分重量百分?jǐn)?shù)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和雜質(zhì)。優(yōu)化方案可加入：Re :0. 03~0. 05 ;Ti :0~0. 5。制備方法 是：將生鐵、廢鋼、鉻鐵、鉬鐵放入熔煉爐內(nèi)加熱熔化，將釩鐵放在加熱爐內(nèi)預(yù)熱至500°C左 右；將熔煉爐內(nèi)鐵水升溫至1500°C左右，插鋁充分脫氧后分批加入釩鐵。硅鐵、錳鐵出爐前 加入，稀土、鈦鐵采用包內(nèi)沖入法加入；升至1490~1520°C時再次插鋁脫氧后出爐；澆注溫 度1400~1420°C;升溫至500~550°C回火。中國發(fā)明專利CN 101724788A還公開了一種 高釩鋼耐磨材料及其制備方法，它是一種硬度，韌性和耐磨性都非常優(yōu)良的耐磨材料，可以 用于制作高性能軋輥，刀具，沖壓模具等。其化學(xué)成分設(shè)計為（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%，其余為Fe ;制備方法包括：原料熔化，霧化制粉，熱等靜壓燒結(jié)，熱 鍛，完全退火，淬火和回火。退火的加熱溫度為850°C~870°C，保溫3~4小時后隨爐冷卻。 淬火的加熱溫度為l〇〇〇°C~1150°C，保溫30min，油冷?；鼗饻囟葹?00°C~600°C，回火保 溫時間為〇. 5h~lh，空冷，回火次數(shù)2~3次。與傳統(tǒng)的高鉻鑄鐵相比，高釩鋼耐磨材料的 碳化物硬度高，形態(tài)好，粒度細(xì)小，且分布均勻，硬度和沖擊韌性都非常優(yōu)良。上述耐磨材料 盡管具有優(yōu)異的耐磨性，但含有較多的價格昂貴的釩元素，造成了資源的巨大浪費(fèi)。
[0003] 為了進(jìn)一步改善材料耐磨性能，中國發(fā)明專利CN104152785A公開了一種球磨機(jī) 用的高鉻合金耐磨鑄球，各成分及重量百分比為：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% ;余量為Fe。該發(fā)明通過合理配方設(shè)計，合理熔煉、澆注、熱處理工 藝，提高了高鉻合金耐磨鑄球的整體機(jī)械性能。中國發(fā)明專利CN104109798A還公開了一種 高鉻耐磨鑄鐵鋼球，其各組分的重量百分?jǐn)?shù)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 % ;余料為 Fe ;根據(jù)上 述各組分配比，按照以下工藝步驟制備得到所述高鉻耐磨鑄鐵鋼球：SI :按各組分重量百 分?jǐn)?shù)稱取原料進(jìn)行熔煉，得到鐵水，脫氧，澆注，經(jīng)鑄造成型后，清理，得到鑄件；S2 :將SI 中得到的鑄件在930-940°C，保溫2-3小時，然后水淬，將淬火后的鑄件升溫至230-240°C 進(jìn)行回火處理，保溫1-2小時后，移入緩冷坑緩慢冷卻到室溫，得到耐磨鋼球成品。中國 發(fā)明專利CN103966498A還公開了一種高鉻白口抗磨鑄鐵耐磨材料及其制造方法，其技術(shù) 方案要點(diǎn)是：原材料重量百分比為：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 為Fe和不可避免的雜質(zhì)。它主要是用于鑄鐵材料的生產(chǎn)及生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制。中 國發(fā)明專利CN103898395A還公開了一種含鈦高鉻鑄鐵型耐磨合金，合金中合金元素的含 量在如下范圍內(nèi)：鉻20~40%、碳4~7%、鈦1~4%、銅1~4%。該發(fā)明克服了現(xiàn)有 技術(shù)的不足，通過在高鉻鑄鐵材質(zhì)的基礎(chǔ)上通過添加鈦元素，鈦能形成硬度很高的碳氮化 物，彌散在基體中，有利于提高基體的顯微硬度和耐磨性，同時對晶粒的細(xì)化也是有利的； 銅是奧氏體形成元素，多加了組織中出現(xiàn)奧氏體。在屈氏體磨球中加鎳主要作用是提高 基體電極電位，提高耐蝕性。中國發(fā)明專利CN103695759A還公開了一種耐磨鑄鐵磨片， 其組成按重量百分比為，2. 5-3. 0 %的碳、23-25 %的鉻、2. 0-2. 3 %的錳、0. 8-1. 0 %的鎢、 0? 05-0. 08% 的鈮、0? 01-0. 03% 的鉬、0? 05-0. 08% 的釩、0? 01-0. 03% 的鈦、0? 01-0. 03% 的 含釔稀土、0. 03-0. 05%的硼、0. 05-0. 08%的鎂、0. 5-0. 8%的硅，其余為鐵和不可避免的雜 質(zhì)。中國發(fā)明專利CN103436773A還公開了一種耐磨高絡(luò)鑄鐵制備方法，屬于金屬材料技術(shù) 領(lǐng)域。采用普通廢鋼、增碳劑、鉻鐵、鉬鐵、銅板、氮化鉻鐵、硅鐵、錳鐵、硼鐵和金屬鋁在電 爐內(nèi)熔煉耐磨高鉻鑄鐵，將耐磨高鉻鑄鐵鐵水的化學(xué)組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)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 %，余量為 Fe。鐵 水出爐和澆注過程中，分別采用孕育劑和懸浮劑處理，得到細(xì)小的凝固組織，使耐磨高鉻 鑄鐵具有優(yōu)異的性能。中國發(fā)明專利CN103320715A還公開了一種高耐磨高鉻合金材料， 所述高耐磨高鉻合金材料包括按質(zhì)量百分比組成的下列主要成分：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%，以及按質(zhì)量百分比組成的下列次要 成分：Mg :0? 005% -0? 008%，Zn :0? 01% -0? 03%，S :彡 0? 025%，P :彡 0? 03%，其余為 Fe。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是提供一種具有優(yōu)異耐磨性的含釩鉻耐磨合金及其制備方法，以高硬 度的VC為主要耐磨硬質(zhì)相，另外，利用鉻固溶于基體，大幅度提高基體淬透性，適當(dāng)提高合 金中的鉻含量，并加入鉬、硼元素，進(jìn)一步提高合金耐磨性。
[0005] 本發(fā)明目的可以通過以下技術(shù)措施來實現(xiàn)。
[0006] 一種含釩鉻耐磨合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] (1)、先在中頻感應(yīng)電爐中加入生鐵、增碳劑、廢鋼、鉻鐵、鈮鐵和鉬鐵的等主要爐 料，將爐內(nèi)爐料熔化，并將溫度升至1530~1550°C，爐內(nèi)金屬熔液的化學(xué)組成及其質(zhì)量分 數(shù)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,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
[0008] (2)、將分別經(jīng)750~800°C預(yù)熱100~150分鐘的釩鐵合金、鈦鐵合金和硼鐵合金 依次加入步驟（1)中頻感應(yīng)電爐內(nèi)，釩鐵合金、鈦鐵合金和硼鐵合金的加入量分別占爐內(nèi) 金屬熔液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的18. 5~19. 5%、1. 6~1.8%和3. 2~3. 5%，保溫8~10分鐘后出 爐；
[0009] (3)、將含氮化鉻鐵、鎳鎂合金、金屬鋅和硅鈣鋇鋁合金的復(fù)合添加劑破碎成8~ 15mm的顆粒，經(jīng)200~250°C烘干120~150分鐘后，置于