[發明專利]一種含釩高硼高鉻耐磨合金及其制備方法

無效

• 申請號: 201310294777.9
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103320720A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 劉穎;楊浩;李軍;張輝;馬瑜
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/54;C22C33/06
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技術領域

本發明屬于金屬耐磨材料技術領域，主要涉及一種含釩高硼高鉻耐磨合金及其制備方法。?

背景技術

材料的磨損是冶金礦山、建材水泥、建設機械和火力發電等行業造成設備失效和材料破壞的一個重要原因，也是造成經濟損失最多的原因之一，因此研究和開發生產工藝簡單、生產成本低廉、強度、硬度高、韌性、耐磨性好的新型耐磨材料，對于減少金屬材料的磨損無疑具有十分重要的意義。?

目前廣泛應用的耐磨材料主要有三大類：1、錳系耐磨合金鋼，以高錳鋼為代表；2、低、中合金耐磨鋼；3、耐磨鑄鐵，以高鉻鑄鐵為代表。?高錳鋼由于它必須在沖擊大、應力高的條件下才能產生加工硬化而變得耐磨，因此高錳鋼在許多領域的用途受到了一定的限制。低、中合金鋼由單一的錳系、鉻系、錳鉻系發展成為復雜的硅-錳-鉬-鉻-鎳的多元復合系，該材料具有良好的沖擊韌性，在低的沖擊載荷下性能優于高錳鋼，但存在淬透性和淬硬性不足的問題，因此，耐磨性能較低。高鉻鑄鐵是目前廣泛應用耐磨性最優異的材料之一，由于其采用高硬度的碳化物作為硬質相，從而具有良好的耐磨性能，但該材料存在脆性較大，使用過程中易剝落，高溫熱處理后易開裂等缺點，因此在載荷較大和使用條件苛刻的髙應力下使用時仍然存在耐磨性能的不足。?

實踐證明，高釩耐磨合金的韌性比高鉻鑄鐵高，耐磨性是高鉻鑄鐵的3倍以上，裂紋敏感性比高鉻鑄鐵低，性能價格比也高，具有廣泛的推廣應用前景，勢必替代高鉻鑄鐵，成為新一代高耐磨材料的主流。該合金可大大提高耐磨部件的使用壽命和主機運行效率，完全可替代各種用于磨料磨損工況的耐磨鑄鐵類材料。用高釩耐磨合金制造的破碎機錘頭、軋鋼機導輪、軋輥等，在工程機械、建材、礦山、電力等行業有著廣泛應用，社會經濟效益顯著，對國民經濟發展有重要促進作用。?

為了提高材料的耐磨性能，滿足應用要求，近年來國內外開展了大量的研究，開發了一大批新型的高性能耐磨材料。中國發明專利CN1039267A公開了一種耐磨高鉻鑄鐵，其具體化學成分（重量百分數）如下：2.9~3.2%C，1.2~2.0%Mo，18.0~20.0%Cr，4.0~5.0%V，0.4~0.8%Si，0.4~1.0%Mn，0.8~1.2%Cu，0.05~0.5%Re，S≤0.05%，P≤0.08%，其余為鐵。由于V的加入，形成了高硬度的VC碳化物，提高了材質耐磨性，同時由于V的作用，使材質鑄態基體組織基本為馬氏體，可省去高溫淬火處理，只需中溫回火即可使用。但該材質的耐磨性能相對于高鉻鑄鐵僅提高約30%，合金成本比高鉻鑄鐵高，其性價比對高鉻鑄鐵沒有優勢，市場推廣應用困難。中國發明專利CN100415924C公開了一種含有顆粒狀碳化物的高碳高速鋼及其制備方法，其化學成分及其重量百分比為：C:1.5~3.0%，V：3.0~6.0%，W：4.0~8.0%，Mo：2.0~6.0%，Cr：4.0~8.0%，Nb：0~5.0%，Co：0~5.0%，RE：0.05~0.20%，Ti：0.1~0.3%，N：0.06~0.18%，Zn：0.01~0.05%，Mg：0.02~0.12%，Ni＜1.0%，Si＜2.0%，Mn＜2.0%，P＜0.05%，S＜0.05%，其余為Fe，其中2.5%≤Nb+Co≤5.0%。該材料由于加入大量的鎢、鉬、鈷、釩等昂貴的合金元素，導致成本升高；同時還需要后續熱處理，工藝復雜；該材料獲得了馬氏體基體和顆粒狀碳化物，強度、韌性有了較大提高，但耐磨性能只比普通高碳高速鋼提高30~60%。中國發明專利CN102978536A公開了一種高釩高速鋼，其成分質量百分比為：2.4~3.0%C，5.0~6.0%V，4.0~5.5%Cr，4.0~6.0%Mo，0.5~1.0%Ni，1.0~2.0%Nb，0.4~1.0%Si，P＜0.04%，S＜0.04%，余量為鐵。該發明采用高硬度的VC作為耐磨硬質相，其耐磨性能是高鉻鑄鐵的3.4~4.6倍，由于該鋼中碳含量高（2.4~3.0%C），韌性較低，在使用工況苛刻的條件下仍然不能滿足要求。?