[發(fā)明專利]氧化鋁復(fù)合陶瓷增強(qiáng)的鋼基材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510083037.X
• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號(hào): CN104630613B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 濮訓(xùn)春
• 申請（專利權(quán)）人: 濮訓(xùn)春
• 主分類號(hào): C22C38/00
• 分類號(hào): C22C38/00;C22C33/04
• 代理公司: 蕪湖安匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司34107
• 代理人: 張小虹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料的技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及氧化鋁復(fù)合陶瓷增強(qiáng)的鋼基材料。另外，本發(fā)明還涉及該鋼基材料的制備方法。

背景技術(shù)

磨損是材料的主要破壞形式之一，其造成的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)驚人，中國每年因磨損消耗的鋼材已達(dá)數(shù)百萬噸。陶瓷材料具有耐熱、耐磨、耐腐蝕等優(yōu)良性能。陶瓷材料強(qiáng)化金屬材料已成為研究的熱點(diǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)中，涉及陶瓷增強(qiáng)的金屬材料的方案有以下中國專利文獻(xiàn)：

CN101181741A：采用工業(yè)Ti-Fe粉和B₄C粉作為反應(yīng)物，按照一定比例混合壓坯后置于鑄件內(nèi)，通過自蔓燃反應(yīng)在金屬內(nèi)形成Ti₂B、TiC陶瓷增強(qiáng)顆粒，達(dá)到強(qiáng)化金屬的目的；

CN101195888A：將Ti、Cr、C粉末用上述同樣的方法加入鑄件中，得到了(Ti、Cr)C、Cr₇C₃為陶瓷強(qiáng)化相的鋼基復(fù)合材料；

CN101214541A：采用Ni、Ti和B₄C壓塊制備了Ti₂B、TiC陶瓷顆粒局部強(qiáng)化的錳鋼；

CN102366829A：采用不同粒度的Al₂O₃顆粒強(qiáng)化提高鋼的表面強(qiáng)度和耐磨性。采用的是在鑄件表面添加Al₂O₃顆粒方法。由于Al₂O₃與鋼存在界面結(jié)合問題，其強(qiáng)化效果達(dá)不到預(yù)想的目的。

上述專利技術(shù)基本上是在鑄造模型內(nèi)預(yù)置可發(fā)生自蔓燃反應(yīng)的壓塊，通過澆鑄引燃反應(yīng)生成Ti₂B、TiC等在鑄件的表面形成強(qiáng)化相；或是將陶瓷顆粒置于鑄腔內(nèi)，通過澆鑄使陶瓷顆粒分布于工件的表面，以達(dá)到表面強(qiáng)化的目的，但不能實(shí)現(xiàn)材料的整體強(qiáng)化。并且在鑄造型膜內(nèi)發(fā)生自蔓燃反應(yīng)，該反應(yīng)不易控制，易導(dǎo)致放出大量氣體，會(huì)導(dǎo)致鑄件的孔洞增加，引起強(qiáng)度下降。

另外，上述專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化所采用的材料為Ti、Cr、B₄C或規(guī)定目數(shù)的Al₂O₃粉末，其材料的成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供氧化鋁復(fù)合陶瓷增強(qiáng)的鋼基材料，其目的是以較低成本提高鋼材的整體強(qiáng)度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的氧化鋁復(fù)合陶瓷增強(qiáng)的鋼基材料，其中，所述復(fù)合陶瓷主要包括Al₂O₃；還包括藍(lán)晶石、金紅石和長石；或者，還包括藍(lán)晶石、金紅石、長石、莫來石和石英；

所述復(fù)合陶瓷在鋼基材料中均勻分布。

所述復(fù)合陶瓷以粉末狀加入鋼基材料中熔煉，其粉末粒度為1μm～20μm。

按質(zhì)量計(jì)算，所述鋼基材料中各成分的含量分別為：

Al₂O₃：0.5％～8％，藍(lán)晶石：0.3％～2％，TiO₂(金紅石)：1.0％～5％，長石：0.3％～2％，莫來石：0.2％～1％，石英：0.5％～2％，C：0.05％～0.3％，S≤0.02％，P≤0.02％；其余為Fe。

本發(fā)明還提供以上所述氧化鋁復(fù)合陶瓷增強(qiáng)的鋼基材料的制備方法，其技術(shù)方案是：

首先，將按質(zhì)量比配置的鋼的原料加入熔煉爐，加熱；然后，將混合烘干的復(fù)合陶瓷的粉末加入熔煉爐；待陶瓷粉末及鋼水完全熔化，即可澆鑄出鋼。

所述鋼基材料采用中頻爐冶煉。

所述復(fù)合陶瓷的制備工藝是：

按質(zhì)量比例配置成陶瓷材料，配置好的陶瓷材料混合1h～6h后，烘干，形成所述復(fù)合陶瓷的粉末。

所述鋼的原料為廢鋼。

所述氧化鋁復(fù)合陶瓷增強(qiáng)的鋼基材料為鑄態(tài)；或者為鍛造態(tài)；或者為熱軋態(tài)。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，其有益效果是：

1、制備本發(fā)明的復(fù)合陶瓷鋼基材料所用的原料，為廢鋼和礦物陶瓷原料，均在市場上容易獲得，價(jià)格較低，與現(xiàn)有的鋼基復(fù)合材料相比，有效地降低了原料成本；因此，降低了高耐磨、耐蝕用鋼總體生產(chǎn)成本；

2、采用中頻爐冶煉，可將陶瓷材料充分溶入鋼基體，實(shí)現(xiàn)材料的整體強(qiáng)化；材料的機(jī)械性能可以達(dá)到：屈服強(qiáng)度450MPa～900MPa、抗拉強(qiáng)度750MPa～1500MPa、斷面收縮率15％～25％，延伸率25％～35％；材料的硬度為25～65HRC；沖擊功為50J～150J；因此，本發(fā)明提供的是一種高耐磨、耐蝕的復(fù)合材料；