[發明專利]一種VCp增強復合耐磨合金材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610318545.6
• 申請日: 2016-05-13
• 公開（公告）號: CN105755364A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 聶輝文;曾松盛;聶俊紅;曾小玲
• 申請（專利權）人: 湖南化工職業技術學院
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C37/06;C22C33/10;C21D5/00;C21D1/18
• 代理公司: 廣州凱東知識產權代理有限公司 44259
• 代理人: 李勤輝

技術領域

本發明涉及耐磨合金材料領域，具體說是一種VC_p增強復合耐磨合金材料及其制備方法。

背景技術

目前在耐磨合金材料領域大都是應用具有馬氏體或者貝氏體基體組織的耐磨材料或者除馬氏體和貝氏體、殘余奧氏體基體以外還具有顆粒增強相的第三代耐磨材料-高鉻鑄鐵開發耐磨零部件，由于在高鉻鑄鐵中還有高硬度的增強相Cr₇C₃，其碳化物顯微硬度達到了HV1300～1600，故比前兩代耐磨材料-白口鑄鐵和高錳鋼性能有了較大幅度提升，硬度可以達到HRC60～65，但是由于其碳化物通常呈現長條形且比較粗大，故其沖擊韌性一般都在3～6J/cm²之間，有些低于3J/cm²，普遍比較低，材料相對較脆，耐沖擊性比較差，因而其綜合耐磨性能仍然不是特別理想。

隨著某些工程機械、礦山機械、冶金機械等工況惡劣化以及裝備大型化，例如在制砂機設備、熱軋輥等裝備市場，對具有更高耐磨性的耐磨材料需求越來越迫切。在這種情況下，前人經過大量實驗研究，開發了高釩高速鋼耐磨材料來制造耐磨關鍵零部件，以滿足在惡劣工況下提高工件實際使用壽命的服役要求。

國外己經研究開發了基于VC顆粒增強的復合耐磨合金材料，即高釩高速鋼—第四代耐磨合金材料，由于VC顆粒具有高硬度（HV2600）、團球狀形貌、彌散分布等諸多特征，使基于VC顆粒增強復合耐磨合金材料的耐磨性能和沖擊韌性相比較于第三代耐磨合金材料—高鉻鑄鐵（碳化物硬度、長條形、不規則分布）整體有了大幅度提升；并且成功應用于熱軋軋輥、冷軋軋輥、粉磨機錘頭、球磨機襯板等耐磨鑄件。

在我國也已經起步研究開發基于VC顆粒增強的復合耐磨合金材料，并且成功地開始應用于熱軋輥耐磨件。雖然目前使用鑄造工藝開發基于VC的顆粒增強型復合耐磨合金材料的凝固特性、變質機理和熱處理工藝特征等方面的研究基本趨于成熟。但是，VC_p增強復合耐磨合金材料仍有一些技術領域有待于突破，以促使其耐磨性能更加穩定可靠。

在VC_p增強復合耐磨合金材料中VC顆粒形態有很多種，有團球狀、大塊狀、開花狀、條狀、桿狀和蠕蟲狀等6種形態；其中邊界比較圓滑的團球狀初生相是最理想的形態，有利于性能提升。VC顆粒分布形式常有晶間分布、菊花狀分布和均勻分布，其中均勻分布是最理想的分布狀況，對性能十分有利。在實際應用中，通常采用特定的變質劑來控制VC_p顆粒的形態和分布。

目前，我國在高釩耐磨合金材料熱處理方面研究并不少，大都是采用傳統的淬火+回火熱處理工藝，即加熱到某一個奧氏體化溫度，例如1050℃，進行奧氏體化，然后保溫后直接風冷淬火，再在某一個溫度下進行回火熱處理，例如350℃、450℃等，以消除工件的殘余應力，同時可以減少殘余奧氏體數量。

現有技術的缺點有以下二點：

（1）在傳統的淬火+回火熱處理工藝條件下，殘余奧氏體數量通常較少，并且其中殘余奧氏體碳含量較低，在沖擊應力應變作用下容易一次性轉變為馬氏體組織。

（2）在傳統的淬火+回火熱處理工藝條件下，對殘余奧氏體含量及其室溫穩定性的控制效果并不佳，導致復合材料的耐磨性能和沖擊韌性波動較大，從而使復合材料的耐磨性能和沖擊韌性穩定性較差。

發明內容

針對VC_p增強復合耐磨合金材料，由于碳化物具有高硬度及顆粒形貌較好而具有較好韌性，故它的耐磨粒磨損性能較高。但是，針對一些沖擊相對稍高的應用場合，其沖擊韌性和塑性還有不能完全滿足其使用要求之處。所以，在具有較高沖擊的場合，需要耐磨合金材料具有更高和更加穩定的沖擊韌性和塑性，目前VC_p增強復合耐磨合金材料還不能完全滿足這些使用場合的要求。因此，本發明需要解決VC_p增強復合耐磨合金材料在稍高沖擊場合的韌性不足和韌性穩定性的問題。