[發明專利]高硼鐵基耐磨合金的長效變質劑及其配制工藝和使用方法

有效

• 申請號: 201310271610.0
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN103341595A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 湯宏群;蘇廣才;梁建林;李炫;趙斌斌;閣世景
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: B22D1/00
• 分類號: B22D1/00;C22C33/08
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 楊立華

技術領域

本發明屬于高硼鐵基耐磨合金技術領域，尤其涉及一種高硼鐵基耐磨合金的長效變質劑及其配制工藝和使用方法。

背景技術

高硼鐵基耐磨合金是近年開發的一種新型耐磨合金，清華大學符寒光等人在《高硼鑄造耐磨合金研究的進展》一文中指出：高硼鐵基耐磨合金中硼化物的高硬度和良好的熱穩定性以及合金元素加入量少和生產成本低且工藝簡單的優勢，預示著它在未來的耐磨材料領域有著廣泛的應用前景，它也將是耐磨材料的重要發展方向。高硼鐵基耐磨合金的特點是以硼化物代替傳統耐磨材料中的碳化物作為耐磨相，由于碳已不是形成耐磨相的元素，所以可以大大降低其加入量，得到碳較低的基體，因而可以在保證材料具有良好耐磨性能的同時，大幅度地提高材料的強韌性。而且，由于B在Fe中的溶解度極低，同時C幾乎不溶于硼化物，因此以硼化物為耐磨相的耐磨材料中硼化物數量和基體的性質可以通過B、C的質量分數來分別控制，即可以根據工況條件來設計材料的性能。高硼鐵基耐磨合金主要以高韌性的低碳馬氏體為基體，在基體上分布有硬度高、熱穩定性好的硼化物，可以確保高硼鐵基耐磨合金在具有優異強韌性的前提下，還具有高的硬度和優良的耐磨性，可以克服目前廣泛應用的以碳化物為主的傳統耐磨材料脆性大，使用中易斷裂和剝落的不足，也可以克服無耐磨硬質相的鐵基合金(如高錳鋼、低碳合金鋼)硬度低、淬透性與耐磨性差的不足，在冶金、礦山、機械、電力、煤炭、石油、交通等許多工業部門以及有色金屬深加工行業將會發揮其優異的耐磨性能，延長耐磨部件壽命。

制備高硼鐵基耐磨合金的關鍵技術之一是對合金進行變質處理，變質處理的目的在于獲得硼化物和碳化物呈斷網狀、塊狀和顆粒狀均勻分布的細小組織。據文獻報道，目前高硼鐵基耐磨合金變質處理使用的變質劑有混合稀土、稀土硅鐵、稀土鎂等，這些變質劑對改變高硼鐵基耐磨合金的硼化物和碳化物狀態及分布有一定效果，但效果不顯著，且作用時間較短，因此不適宜工業化大批量生產。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種變質效果顯著、變質作用時間長的高硼鐵基耐磨合金的長效變質劑及其配制工藝和使用方法，以適應工業化大批量生產的要求。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：高硼鐵基耐磨合金的長效變質劑，由分別占重量百分比80%和20%的金屬釔和FeSi75組成。

金屬釔顆粒度為5-10mm，FeSi75顆粒度為5-15mm。

上述高硼鐵基耐磨合金的長效變質劑的配制工藝，將各組分分別破碎或切割至顆粒度后，烘干，然后機械混合，即得。

上述高硼鐵基耐磨合金的長效變質劑的使用方法，長效變質劑的加入量為澆注金屬總重量的0.8%-1.2%。

上述高硼鐵基耐磨合金的長效變質劑的使用方法，使用普通中頻爐或工頻爐熔煉高硼鐵基耐磨合金，待爐內金屬全部熔化后，升溫至1550℃-1600℃，保溫5-8分鐘后，將金屬液倒入澆包中；金屬液倒入澆包前，事先將占澆注金屬總重量的0.8%-1.2%的長效變質劑置于澆包底部靠熔煉爐的一側，澆包充滿后均勻攪拌，靜置1-2分鐘，完成變質處理。

針對目前制備高硼鐵基耐磨合金中變質處理的變質劑效果不佳的問題，發明人將一定顆粒度的金屬釔和FeSi75按重量百分比80%和20%組成一種高硼鐵基耐磨合金的長效變質劑。使用本發明的長效變質劑對高硼鐵基耐磨合金進行變質處理，變質劑的作用時間長達3小時之久，所得合金的性能優越，綜合力學性能好，能夠滿足工業化大批量生產的要求。

附圖說明

圖1是各種變質劑變質處理后的高硼鐵基耐磨合金的金相組織圖（100×），圖中：a未變質合金，b混合稀土（加入量1.0%）變質合金，c稀土鎂（加入量1.5%）變質合金，d稀土硅（加入量2.0%）變質合金，e本發明長效變質劑（加入量1.0%）變質合金。

圖2是各種變質劑變質處理后的高硼鐵基耐磨合金的斷口形貌圖，圖中：a混合稀土（加入量1.0%）變質合金，b稀土鎂（加入量1.5%）變質合金，c稀土硅（加入量2.0%）變質合金，d本發明長效變質劑（加入量1.0%）變質合金。

圖3是本發明長效變質劑（加入量1.0%）變質處理后的高硼鐵基耐磨合金不同時間的金相組織圖（100×），圖中：a0.5h，b1h，c1.5h，d2h，e2.5h，f3h。

圖4是本發明長效變質劑不同加入量時變質合金的金相組織圖（100×），圖中：a0.8%，b1.0%，c1.1%，d1.2%。

具體實施方式