CN113005371B - 一种耐磨高韧性钢材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨高韧性钢材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐磨高韧性钢材料及其制备方法，属于特种钢材料制备技术领域。本发明首先通过特配钢水配方，初步增强刚材的韧性和力学强度，再用膨胀石墨作为模板，制备具有层间滑移减磨性能的碳化钨材料，将其作为抗磨填料，从而提高刚材的抗磨性和韧性，此外，本发明还用硅酸钠和盐酸对抗磨材料表面进一步改性，通过改性进一步提高刚材的抗磨性和韧性，具有广阔的应用前景。

Description

一种耐磨高韧性钢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐磨高韧性钢材料及其制备方法，属于特种钢材料制备技术领域。
背景技术
目前，随着世界上富矿资源储量日渐枯竭，而对其需求不断增加的情况下，贫矿经选矿加工成精矿的处理量日趋增多。同时，选矿业的发展，不断地朝着更加优化的加工流程演化，其明显的趋势是采用大型半自磨机流程，取代传统的中破、细破等中间流程，使流程简化，基础建设投资费用降低，生产成本降低，生产效率提高，成为国内外大型矿山的发展趋势。
衬板是用来保护筒体，使筒体免受研磨体和物料直接冲击和磨擦，同时也可利用不同形式的衬板来调整研磨体的运动状态，以增强研磨体对物料的粉碎作用，有助于提高磨机的粉磨效率，增加产量，降低金属消耗。现有的耐磨铸钢衬板所使用的钢材料存在生产工艺复杂、使用寿命短和使用韧性差、耐磨性差的技术问题。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种耐磨高韧性钢材料及其制备方法，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种耐磨高韧性钢材料及其制备方法。
本发明的一种耐磨高韧性钢材料，是由抗磨填料和钢水混合后浇铸加工制得的；
所述钢水炼制所用原料按重量份数计，包括：
0.6～0.8份碳粉；
1.5～2.0份锰粉；
1.3～1.8份钴粉；
0.5～1.8份镍粉；
0.01～0.08份铝粉；
0.3～0.8份钇粉；
150～180份铁粉；
所述抗磨填料是由预处理石墨在一氧化碳和氢气混合气体保护下烧结制得的；
所述预处理石墨是由膨胀石墨和钨酸、氨水混合反应制得的；
所述膨胀石墨是由可膨胀石墨微波加热膨胀后制得的。
进一步的，所述抗磨填料还可以是改性抗磨填料；
所述改性抗磨填料是由抗磨填料经过硅酸钠和盐酸混合改性后制得的。
一种耐磨高韧性钢材料，具体制备步骤为：
将钢水和改性抗磨填料按质量比为10:1混合后浇铸进模具中，得到铸锭，将得到铸锭加热到1100～1150℃，保温1～2h进行匀质化，然后进行锻造，始锻温度为1050～1080℃，终锻温度为950～980℃，锻造结束后进行淬火和回火后即得耐磨高韧性钢材料。
进一步的，所述钢水的制备步骤为：
按重量份数计，称取0.6～0.8份碳粉、1.5～2.0份锰粉、1.3～1.8份钴粉、0.5～1.8份镍粉、0.01～0.08份铝粉、0.3～0.8份钇粉和150～180份铁粉混合后投入中频无芯感应电炉中在1600～1640℃下熔炼成钢水。通过添加钴粉和钇粉，提高钢基体的铸造细度，增加钢基体密实度，从而提高刚材力学强度；
进一步的，所述改性抗磨填料的制备步骤为：
将抗磨填料和质量分数为30％的硅酸钠溶液按质量比为1:11混合后装入反应釜中，再向反应釜中滴加硅酸钠溶液质量5％的浓度为1mol/L的盐酸，搅拌反应20～30min后，升高反应釜内温度至200～250℃，保温反应3～5h后过滤，分离得到滤饼，自然晾干后即得改性抗磨填料。本发明通过硅酸钠和盐酸反应生产原硅酸沉淀附着在抗磨填料表面，再经过高温水解生产二氧化硅突触固着在抗磨填料表面，这层二氧化硅突触的产生，增加了抗磨填料表面的粗糙度，同时阻碍和缓冲了抗磨填料和钢基体材料接触面之间的横向以及纵向摩擦力，降低了磨损侵蚀，同时二氧化硅突触具有球形外形，能够在高频往复运动中，像滚珠一样快速填充到摩擦界面的间隙中间，减少了摩擦副之间的直接接触，降低了磨损量，提高了钢材料的耐磨性，此外，二氧化硅中的硅作为一种非碳化物形成元素，可以阻碍渗碳体的析出，避免产生对韧性和塑性有害的脆性相，同时能够保证奥氏体中的碳含量，使残余奥氏体在室温下能稳定存在，同时硅是显著提高钢的脆性转变温度元素，能提高钢的强度和硬度，进而有效提高刚材料的韧性和抗磨性。此外，改性抗磨材料外层的二氧化硅突触提高了抗磨材料的粗糙度，使得其作为填料时可以增加与钢水之间的接触面积，提高两者之间的相容性，提高刚材基体之间的结合强度，进一步提高刚材的抗磨性和韧性。
进一步的，所述抗磨填料的制备步骤为：
将预处理石墨放入高温烧结炉中，在等体积比的一氧化碳和氢气的保护气体条件下，加热升温至1550～1650℃，保温烧结处理2～3h，烧结处理结束后得到烧结产物，研磨后过100目筛，得到抗磨填料。
进一步的，所述预处理石墨的制备步骤为：
(1)称取可膨胀石墨放入烘箱中，在105～110℃下干燥至恒重，将干燥后的可膨胀石墨放入微波反应器中，以1.5～2.0kW的功率处理30～40s后自然冷却至室温，并反复微波处理加热膨胀5～8次，得到膨胀石墨；本发明首先通过微波加热法使得可膨胀石墨膨胀，增大层间间距，方便后续作为模板制得具有膨胀石墨结构的碳化钨材料；
(2)将上述得到的膨胀石墨和钨酸以及质量分数为10％的氨水按质量比为1:1:10混合后放入超声振荡仪中，以30～40kHz的频率超声振荡浸渍1～2h，超声振荡浸渍结束后过滤分离得到滤渣，得到预处理石墨。首先利用氨水溶解钨酸后和膨胀石墨混合，并在超声震荡仪的辅助震荡作用下，使得钨酸浸渍附着在膨胀石墨表面以及层间，本发明通过在还原气体的作用下，原位炭化还原制得具有膨胀石墨层间结构的碳化钨硬质料，由于本申请自制碳化钨具有膨胀石墨的遗态结构，用其作为钢材的抗磨材料，这种层状结构的碳化钨材料在摩擦状态下，能沿着碳化钨层间滑移，并沿着摩擦方向定向移动，从而减少摩擦界面内能的消耗，减少摩擦界面的磨损，同样中空结构可以避免反复的体积变化造成钢材基体发生破坏，从而提高了钢材的韧性和抗磨性能；
(3)此外，改性抗磨材料外层的二氧化硅突触提高了抗磨材料的粗糙度，使得其作为填料时可以增加与钢水之间的接触面积，提高两者之间的相容性，提高刚材基体之间的结合强度，进一步提高刚材的抗磨性和韧性。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
(1)本发明首先通过微波加热法使得可膨胀石墨膨胀，增大层间间距，方便后续作为模板制得具有膨胀石墨结构的碳化钨材料；首先利用氨水溶解钨酸后和膨胀石墨混合，并在超声震荡仪的辅助震荡作用下，使得钨酸浸渍附着在膨胀石墨表面以及层间，本发明通过在还原气体的作用下，原位炭化还原制得具有膨胀石墨层间结构的碳化钨硬质料，由于本申请自制碳化钨具有膨胀石墨的遗态结构，用其作为钢材的抗磨材料，这种层状结构的碳化钨材料在摩擦状态下，能沿着碳化钨层间滑移，并沿着摩擦方向定向移动，从而减少摩擦界面内能的消耗，减少摩擦界面的磨损，同样中空结构可以避免反复的体积变化造成钢材基体发生破坏，从而提高了钢材的韧性和抗磨性能；通过添加钴粉和钇粉，提高钢基体的铸造细度，增加钢基体密实度，从而提高刚材力学强度；
(2)本发明通过硅酸钠和盐酸反应生产原硅酸沉淀附着在抗磨填料表面，再经过高温水解生产二氧化硅突触固着在抗磨填料表面，这层二氧化硅突触的产生，增加了抗磨填料表面的粗糙度，同时阻碍和缓冲了抗磨填料和钢基体材料接触面之间的横向以及纵向摩擦力，降低了磨损侵蚀，同时二氧化硅突触具有球形外形，能够在高频往复运动中，像滚珠一样快速填充到摩擦界面的间隙中间，减少了摩擦副之间的直接接触，降低了磨损量，提高了钢材料的耐磨性，此外，二氧化硅中的硅作为一种非碳化物形成元素，可以阻碍渗碳体的析出，避免产生对韧性和塑性有害的脆性相，同时能够保证奥氏体中的碳含量，使残余奥氏体在室温下能稳定存在，同时硅是显著提高钢的脆性转变温度元素，能提高钢的强度和硬度，进而有效提高刚材料的韧性和抗磨性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
称取可膨胀石墨放入烘箱中，在105～110℃下干燥至恒重，将干燥后的可膨胀石墨放入微波反应器中，以1.5～2.0kW的功率处理30～40s后自然冷却至室温，并反复微波处理加热膨胀5～8次，得到膨胀石墨；本发明首先通过微波加热法使得可膨胀石墨膨胀，增大层间间距，方便后续作为模板制得具有膨胀石墨结构的碳化钨材料；
将上述得到的膨胀石墨和钨酸以及质量分数为10％的氨水按质量比为1:1:10混合后放入超声振荡仪中，以30～40kHz的频率超声振荡浸渍1～2h，超声振荡浸渍结束后过滤分离得到滤渣，得到预处理石墨；首先利用氨水溶解钨酸后和膨胀石墨混合，并在超声震荡仪的辅助震荡作用下，使得钨酸浸渍附着在膨胀石墨表面以及层间；
将上述得到的预处理石墨放入高温烧结炉中，在等体积比的一氧化碳和氢气的保护气体条件下，加热升温至1550～1650℃，保温烧结处理2～3h，烧结处理结束后得到烧结产物，研磨后过100目筛，得到抗磨填料；本发明通过在还原气体的作用下，原位炭化还原制得具有膨胀石墨层间结构的碳化钨硬质料，由于本申请自制碳化钨具有膨胀石墨的遗态结构，用其作为钢材的抗磨材料，这种层状结构的碳化钨材料在摩擦状态下，能沿着碳化钨层间滑移，并沿着摩擦方向定向移动，从而减少摩擦界面内能的消耗，减少摩擦界面的磨损，同样中空结构可以避免反复的体积变化造成钢材基体发生破坏，从而提高了钢材的韧性和抗磨性能；
将上述抗磨填料和质量分数为30％的硅酸钠溶液按质量比为1:11混合后装入反应釜中，再向反应釜中滴加硅酸钠溶液质量5％的浓度为1mol/L的盐酸，搅拌反应20～30min后，升高反应釜内温度至200～250℃，保温反应3～5h后过滤，分离得到滤饼，自然晾干后即得改性抗磨填料；本发明通过硅酸钠和盐酸反应生产原硅酸沉淀附着在抗磨填料表面，再经过高温水解生产二氧化硅突触固着在抗磨填料表面，这层二氧化硅突触的产生，增加了抗磨填料表面的粗糙度，同时阻碍和缓冲了抗磨填料和钢基体材料接触面之间的横向以及纵向摩擦力，降低了磨损侵蚀，同时二氧化硅突触具有球形外形，能够在高频往复运动中，像滚珠一样快速填充到摩擦界面的间隙中间，减少了摩擦副之间的直接接触，降低了磨损量，提高了钢材料的耐磨性，此外，二氧化硅中的硅作为一种非碳化物形成元素，可以阻碍渗碳体的析出，避免产生对韧性和塑性有害的脆性相，同时能够保证奥氏体中的碳含量，使残余奥氏体在室温下能稳定存在，同时硅是显著提高钢的脆性转变温度元素，能提高钢的强度和硬度，进而有效提高刚材料的韧性和抗磨性；此外，改性抗磨材料外层的二氧化硅突触提高了抗磨材料的粗糙度，使得其作为填料时可以增加与钢水之间的接触面积，提高两者之间的相容性，提高刚材基体之间的结合强度，进一步提高刚材的抗磨性和韧性。
按重量份数计，称取0.6～0.8份碳粉、1.5～2.0份锰粉、1.3～1.8份钴粉、0.5～1.8份镍粉、0.01～0.08份铝粉、0.3～0.8份钇粉和150～180份铁粉混合后投入中频无芯感应电炉中在1600～1640℃下熔炼成钢水；通过添加钴粉和钇粉，提高钢基体的铸造细度，增加钢基体密实度，从而提高刚材力学强度；
将上述得到钢水和改性抗磨填料按质量比为10:1混合后浇铸进模具中，得到铸锭，将得到铸锭加热到1100～1150℃，保温1～2h进行匀质化，然后进行锻造，始锻温度为1050～1080℃，终锻温度为950～980℃，锻造结束后进行淬火和回火后即得耐磨高韧性钢材料。
实施例
实施例1
称取可膨胀石墨放入烘箱中，在105℃下干燥至恒重，将干燥后的可膨胀石墨放入微波反应器中，以1.5kW的功率处理30s后自然冷却至室温，并反复微波处理加热膨胀5次，得到膨胀石墨；
将上述得到的膨胀石墨和钨酸以及质量分数为10％的氨水按质量比为1:1:10混合后放入超声振荡仪中，以30kHz的频率超声振荡浸渍1h，超声振荡浸渍结束后过滤分离得到滤渣，得到预处理石墨；
将上述得到的预处理石墨放入高温烧结炉中，在等体积比的一氧化碳和氢气的保护气体条件下，加热升温至1550℃，保温烧结处理2h，烧结处理结束后得到烧结产物，研磨后过100目筛，得到抗磨填料；
将上述抗磨填料和质量分数为30％的硅酸钠溶液按质量比为1:11混合后装入反应釜中，再向反应釜中滴加硅酸钠溶液质量5％的浓度为1mol/L的盐酸，搅拌反应20min后，升高反应釜内温度至200℃，保温反应3h后过滤，分离得到滤饼，自然晾干后即得改性抗磨填料；
按重量份数计，称取0.6份碳粉、1.5份锰粉、1.3份钴粉、0.5份镍粉、0.01份铝粉、0.3份钇粉和150份铁粉混合后投入中频无芯感应电炉中在1600℃下熔炼成钢水；
将上述得到钢水和改性抗磨填料按质量比为10:1混合后浇铸进模具中，得到铸锭，将得到铸锭加热到1100℃，保温1h进行匀质化，然后进行锻造，始锻温度为1050℃，终锻温度为950℃，锻造结束后进行淬火和回火后即得耐磨高韧性钢材料。
实施例2
称取可膨胀石墨放入烘箱中，在108℃下干燥至恒重，将干燥后的可膨胀石墨放入微波反应器中，以1.8kW的功率处理35s后自然冷却至室温，并反复微波处理加热膨胀7次，得到膨胀石墨；
将上述得到的膨胀石墨和钨酸以及质量分数为10％的氨水按质量比为1:1:10混合后放入超声振荡仪中，以35kHz的频率超声振荡浸渍1h，超声振荡浸渍结束后过滤分离得到滤渣，得到预处理石墨；
将上述得到的预处理石墨放入高温烧结炉中，在等体积比的一氧化碳和氢气的保护气体条件下，加热升温至1600℃，保温烧结处理2h，烧结处理结束后得到烧结产物，研磨后过100目筛，得到抗磨填料；
将上述抗磨填料和质量分数为30％的硅酸钠溶液按质量比为1:11混合后装入反应釜中，再向反应釜中滴加硅酸钠溶液质量5％的浓度为1mol/L的盐酸，搅拌反应25min后，升高反应釜内温度至230℃，保温反应4h后过滤，分离得到滤饼，自然晾干后即得改性抗磨填料；
按重量份数计，称取0.7份碳粉、1.8份锰粉、1.5份钴粉、1.0份镍粉、0.05份铝粉、0.5份钇粉和165份铁粉混合后投入中频无芯感应电炉中在1620℃下熔炼成钢水；
将上述得到钢水和改性抗磨填料按质量比为10:1混合后浇铸进模具中，得到铸锭，将得到铸锭加热到1130℃，保温1h进行匀质化，然后进行锻造，始锻温度为1065℃，终锻温度为965℃，锻造结束后进行淬火和回火后即得耐磨高韧性钢材料。
实施例3
称取可膨胀石墨放入烘箱中，在110℃下干燥至恒重，将干燥后的可膨胀石墨放入微波反应器中，以2.0kW的功率处理40s后自然冷却至室温，并反复微波处理加热膨胀8次，得到膨胀石墨；
将上述得到的膨胀石墨和钨酸以及质量分数为10％的氨水按质量比为1:1:10混合后放入超声振荡仪中，以40kHz的频率超声振荡浸渍2h，超声振荡浸渍结束后过滤分离得到滤渣，得到预处理石墨；
将上述得到的预处理石墨放入高温烧结炉中，在等体积比的一氧化碳和氢气的保护气体条件下，加热升温至1650℃，保温烧结处理3h，烧结处理结束后得到烧结产物，研磨后过100目筛，得到抗磨填料；
将上述抗磨填料和质量分数为30％的硅酸钠溶液按质量比为1:11混合后装入反应釜中，再向反应釜中滴加硅酸钠溶液质量5％的浓度为1mol/L的盐酸，搅拌反应30min后，升高反应釜内温度至250℃，保温反应5h后过滤，分离得到滤饼，自然晾干后即得改性抗磨填料；
按重量份数计，称取0.8份碳粉、2.0份锰粉、1.8份钴粉、1.8份镍粉、0.08份铝粉、0.8份钇粉和180份铁粉混合后投入中频无芯感应电炉中在1640℃下熔炼成钢水；
将上述得到钢水和改性抗磨填料按质量比为10:1混合后浇铸进模具中，得到铸锭，将得到铸锭加热到1150℃，保温2h进行匀质化，然后进行锻造，始锻温度为1080℃，终锻温度为980℃，锻造结束后进行淬火和回火后即得耐磨高韧性钢材料。
性能检测试验
分别对实施例1～3进行性能测试，将待测刚材制成尺寸为10cm×5cm×1cm的测试块，检测结果如表1所示：
检测方法/试验方法
磨损量：采用UMT-3摩擦磨损试验机对自润滑轴承材料的摩擦磨损性能进行测试，选取的运动方式为球-块式往复运动和环-块式旋转运动，摩擦行程为1000m，摩擦线速度为0.6m/s，载荷为40N，对偶件轴承件GCR15和标准Cr钢球。
硬度：维氏硬度仪；
抗弯强度：万能力学试验机；
表1性能检测结果
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3
磨损量(mg) 0.92 0.85 0.63
硬度(HRA) 85.9 86.5 86.9
抗弯强度(MPa) 3386 3395 3403
将实施例1～3中的性能检测数据进行对比，可以看出实施例3的性能表现最为优异，这是因为实施例3中的原料配比最高，这也从侧面证实本发明的技术方案可以实施。
对照例
对照例1：
对照例1中不添加钴粉和钇粉，其他条件和组分比例均与实施例1中相同。
对照例2：
对照例2中不添加本发明的改性抗磨填料，其他条件和组分比例均与实施例1中相同。
对照例3：
对照例3中直接使用抗磨填料代替本发明的改性抗磨填料，其他条件和组分比例均与实施例1中相同。
性能检测试验
分别对对照例1～3进行性能测试，将待测刚材制成尺寸为10cm×5cm×1cm的测试块，检测结果如表2所示：
检测方法/试验方法
磨损量：采用UMT-3摩擦磨损试验机对自润滑轴承材料的摩擦磨损性能进行测试，选取的运动方式为球-块式往复运动和环-块式旋转运动，摩擦行程为1000m，摩擦线速度为0.6m/s，载荷为40N，对偶件轴承件GCR15和标准Cr钢球。
硬度：维氏硬度仪；
抗弯强度：万能力学试验机；
表2性能检测结果
检测项目 对照例1 对照例2 对照例3
磨损量(mg) 1.23 3.26 2.76
硬度(HRA) 83.2 85.6 85.8
抗弯强度(MPa) 3325 3205 3239
将对照例1和实施例1中的性能检测结果进行对比，由于对照例1中不添加钴粉和钇粉，其他条件和组分比例均与实施例1中相同，因此最终的磨损量、抗弯强度有所降低，但是降低程度没有对照例2和对照例3大，由此可以看出，本发明通过添加钴粉和钇粉，提高钢基体的铸造细度，增加钢基体密实度，从而提高刚材力学强度；
将对照例2和实施例1中的性能检测结果进行对比，由于对照例2中不添加本发明的改性抗磨填料，其他条件和组分比例均与实施例1中相同，导致最终刚材的抗磨性和韧性都显著降低，由此可以看出，本发明首先通过微波加热法使得可膨胀石墨膨胀，增大层间间距，方便后续作为模板制得具有膨胀石墨结构的碳化钨材料；首先利用氨水溶解钨酸后和膨胀石墨混合，并在超声震荡仪的辅助震荡作用下，使得钨酸浸渍附着在膨胀石墨表面以及层间；本发明通过在还原气体的作用下，原位炭化还原制得具有膨胀石墨层间结构的碳化钨硬质料，由于本申请自制碳化钨具有膨胀石墨的遗态结构，用其作为钢材的抗磨材料，这种层状结构的碳化钨材料在摩擦状态下，能沿着碳化钨层间滑移，并沿着摩擦方向定向移动，从而减少摩擦界面内能的消耗，减少摩擦界面的磨损，同样中空结构可以避免反复的体积变化造成钢材基体发生破坏，从而提高了钢材的韧性和抗磨性能；
将对照例3和实施例1的性能检测结果进行对比，由于对照例3中直接使用抗磨填料代替本发明的改性抗磨填料，其他条件和组分比例均与实施例1中相同，导致最终刚材的抗磨性和韧性降低，但是降低程度弱于对照例2，由此可以看出，本发明通过硅酸钠和盐酸反应生产原硅酸沉淀附着在抗磨填料表面，再经过高温水解生产二氧化硅突触固着在抗磨填料表面，这层二氧化硅突触的产生，增加了抗磨填料表面的粗糙度，同时阻碍和缓冲了抗磨填料和钢基体材料接触面之间的横向以及纵向摩擦力，降低了磨损侵蚀，同时二氧化硅突触具有球形外形，能够在高频往复运动中，像滚珠一样快速填充到摩擦界面的间隙中间，减少了摩擦副之间的直接接触，降低了磨损量，提高了钢材料的耐磨性，此外，二氧化硅中的硅作为一种非碳化物形成元素，可以阻碍渗碳体的析出，避免产生对韧性和塑性有害的脆性相，同时能够保证奥氏体中的碳含量，使残余奥氏体在室温下能稳定存在，同时硅是显著提高钢的脆性转变温度元素，能提高钢的强度和硬度，进而有效提高刚材料的韧性和抗磨性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种耐磨高韧性钢材料，其特征在于：是由改性抗磨填料和钢水混合后浇铸加工制得的；
所述钢水炼制所用原料按重量份数计，包括：
0.6～0.8份碳粉；
1.5～2.0份锰粉；
1.3～1.8份钴粉；
0.5～1.8份镍粉；
0.01～0.08份铝粉；
0.3～0.8份钇粉；
150～180份铁粉；
所述改性抗磨填料是由抗磨填料经过硅酸钠和盐酸混合改性后制得的；
所述抗磨填料是由预处理石墨在一氧化碳和氢气混合气体保护下烧结制得的；
所述预处理石墨是由膨胀石墨和钨酸、氨水混合反应制得的；
所述膨胀石墨是由可膨胀石墨微波加热膨胀后制得的。
2.一种如权利要求1所述的耐磨高韧性钢材料，其特征在于：具体制备步骤为：
将钢水和改性抗磨填料按质量比为10:1混合后浇铸进模具中，得到铸锭，将得到铸锭加热到1100～1150℃，保温1～2h进行匀质化，然后进行锻造，始锻温度为1050～1080℃，终锻温度为950～980℃，锻造结束后进行淬火和回火后即得耐磨高韧性钢材料。
3.根据权利要求2所述的一种耐磨高韧性钢材料的制备方法，其特征在于所述钢水的制备步骤为：
按重量份数计，称取0.6～0.8份碳粉、1.5～2.0份锰粉、1.3～1.8份钴粉、0.5～1.8份镍粉、0.01～0.08份铝粉、0.3～0.8份钇粉和150～180份铁粉混合后投入中频无芯感应电炉中在1600～1640℃下熔炼成钢水。
4.根据权利要求2所述的一种耐磨高韧性钢材料的制备方法，其特征在于所述改性抗磨填料的制备步骤为：
将抗磨填料和质量分数为30%的硅酸钠溶液按质量比为1:11混合后装入反应釜中，再向反应釜中滴加硅酸钠溶液质量5%的浓度为1mol/L的盐酸，搅拌反应20～30min后，升高反应釜内温度至200～250℃，保温反应3～5h后过滤，分离得到滤饼，自然晾干后即得改性抗磨填料。
5.根据权利要求4所述的一种耐磨高韧性钢材料的制备方法，其特征在于所述抗磨填料的制备步骤为：
将预处理石墨放入高温烧结炉中，在等体积比的一氧化碳和氢气的保护气体条件下，加热升温至1550～1650℃，保温烧结处理2～3h，烧结处理结束后得到烧结产物，研磨后过100目筛，得到抗磨填料。
6.根据权利要求5所述的一种耐磨高韧性钢材料的制备方法，其特征在于所述预处理石墨的制备步骤为：
（1）称取可膨胀石墨放入烘箱中，在105～110℃下干燥至恒重，将干燥后的可膨胀石墨放入微波反应器中，以1.5～2.0kW的功率处理30～40s后自然冷却至室温，并反复微波处理加热膨胀5～8次，得到膨胀石墨；
（2）将上述得到的膨胀石墨和钨酸以及质量分数为10%的氨水按质量比为1:1:10混合后放入超声振荡仪中，以30～40kHz的频率超声振荡浸渍1～2h，超声振荡浸渍结束后过滤分离得到滤渣，得到预处理石墨。
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