[發明專利]一種基于高硼鐵基的耐磨合金層及制備復合耐磨件的方法

有效

• 申請號: 201710787738.0
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107653422B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 李燁飛;陳志;劉憲民;劉慶坤;高義民;袁鶴鶴;劉志偉;鄭巧玲
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;山東匯豐鑄造科技股份有限公司
• 主分類號: C22C38/54
• 分類號: C22C38/54;C22C38/50;C22C38/02;C22C38/04;B22C3/00;B22D27/18
• 代理公司: 61200 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種基于高硼鐵基的耐磨合金層及制備復合耐磨件的方法，耐磨合金層為高硼鐵基合金，包括C為0.2％～0.3％，B為1.20％～1.60％，Si為0.4％～0.9％，Mn為0.6％～1.1％，Ni為8.3％～10.5％，Cr為17.0％～20.0％，Ce為0.08％～0.15％，Ti為0.10％～0.15％，N為0.04％～0.08％，P<0.05，S<0.05，余量為Fe和其他不可避免的雜質。采用先進的樹脂砂生產線和電爐熔煉工藝技術，并通過鑄滲工藝使表面合金化，替代熱處理表面強化，將元素鈦、鋯、鉭、鎢與無機鹽混合均勻，固定在鑄型中并澆鑄金屬液，冷卻開箱后得到復合耐磨件。本發明能夠提高高硼鐵基合金耐磨件的韌性、表面硬度和使用壽命。

技術領域

本發明屬于耐磨材料制備領域，具體涉及一種基于高硼鐵基的耐磨合金層及制備復合耐磨件的方法。

背景技術

Fe-B合金作為一種新型耐磨材料，具有低成本、高硬度、高耐磨性等優點。然而，硼化物網狀結構的存在造成Fe-B合金塑性差，這成為制約該合金工程化應用的關鍵。許多學者采用高溫熱處理、稀土變質，合金化等手段，雖然對Fe-B合金的強韌性提高有一些效果，但并未從根本上解決其韌性低的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于高硼鐵基的耐磨合金層及制備復合耐磨件的方法，提高高硼鐵基合金耐磨件的韌性、表面硬度和使用壽命。

本發明采用以下技術方案：

一種基于高硼鐵基的耐磨合金層，耐磨合金層為高硼鐵基合金，按質量百分比包括如下：C為0.2～0.3％，B為1.20～1.60％，Si為0.4～0.9％，Mn為0.6～1.1％，Ni為8.3～10.5％，Cr為17.0～20.0％，Ce為0.08～0.15％，Ti為0.10～0.15％，N為0.04～0.08％，P<0.05，S<0.05，余量為Fe和其他不可避免的雜質。

優選的，耐磨合金層還包括稀土鈰合金，稀土鈰合金占所述高硼鐵基合金質量的0.30～0.80％。

優選的，不可避免的雜質為硫化物、磷化物或氮化物的任意一種或多種混合。

優選的，耐磨合金層涂刷在卷筒和/或磨輥的表面。

本發明還公開了一種具有高硼鐵基耐磨合金層的復合耐磨件制備方法，包括以下步驟：

S1、將粒度為10～50微米的Ti粉、Zr粉、Ta粉、W粉顆粒按照7：7：3：3的原子比制成合金粉與無機鹽溶液混合均勻，涂覆到鑄件中待強化部位；

S2、將步驟S1鍍覆后的鑄件在烘箱中進行預熱，使合金粉顆粒相互連接成孔隙狀預制體；

S3、采用鑄滲工藝對步驟S2制備的鑄件澆注高硼鐵基合金金屬液，冷卻后得到含有高硼鐵基耐磨合金復合材料的耐磨件。

優選的，步驟S1中，所述合金粉顆粒與無機鹽的質量比為1：2～2.5。

優選的，所述無機鹽包括硼砂水溶液以及硅酸鈉水溶液，所述硼砂水溶液中硼砂的質量比為10％，所述硅酸鈉水溶液中硅酸鈉的質量比為1.5％。

優選的，步驟S3中，所述鑄滲工藝的澆注溫度為1450～1550℃，冷卻開箱后對所述鑄件進行淬火和去應力處理，得到所述耐磨件。

優選的，步驟S3中，鑄滲工藝中使用的爐料包括生鐵、鉻鐵、硅鐵、錳鐵、純鎳板、鈦鐵和硼鐵、硅鈣合金和稀土鈰合金。

與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：