CN101851729B - 一种强韧耐磨高硼钢的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种强韧耐磨高硼钢的制备方法，是首先对合金液进行变质处理，再在电磁搅拌下进行浇铸成型。本发明通过变质处理和在电磁搅拌下进行浇铸成型的复合处理，可以获得晶粒非常细化的组织，可将现有技术难以消除的晶界连续分布的Fe2B共晶组织进一步击碎，使网状的Fe2B相的连续分布被中断，Fe2B相均匀弥散分布在基体中，从而实现了在材料硬度保持不变或略有提高的情况下，大大提高了材料的冲击韧性，制得了具有优异的强韧耐磨性的高硼Fe-B-C合金材料，成功地消除了高硼Fe-B-C合金所存在的“硼脆”现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种强韧耐磨高硼钢的制备方法，具体说，是涉及一种有强韧性要求的高含硼量的Fe-B-C耐磨合金材料的制备方法，属于耐磨钢制备技术领域。
背景技术
在冲击载荷条件下使用的耐磨材料往往需要良好的强韧性。材料的硬度低或塑性差都会导致材料的耐磨性能下降，高锰钢、镍硬铸铁、优质合金钢和高铬铸铁等耐磨材料都或多或少存在这样那样的缺陷，这些高合金耐磨材料随着合金元素含量的增多，成本大大上升，在使用性能上还难以兼顾强度和塑性指标。由于硼能改善钢的强度，韧性以及淬透性，加之硼化物硬度高，高温稳定性好，因此硼钢引起人们的广泛关注。高硼合金Fe-B-C作为一种新型耐磨材料，具有合金用量少，成本低以及熔炼简单、铸造性能优异等特点。但随着含硼量的增加，在凝固和冷却的过程中，会有Fe2B析出，虽然Fe2B作为一种硬化相，可以提高材料的耐磨性，但这种Fe2B相易以连续网状的形式分布在基体中，当Fe2B作为一种硬化相连续分布在材料的晶界时，材料的冲击韧性就会大大下降，只有当这种网状的Fe2B相的连续分布被中断时，Fe-B-C材料才能在较高韧性的基础上表现出优异的耐磨性。
目前的研究主要着眼于通过变质处理来消除Fe2B在晶界的网状分布，但实践的效果表明，单独的变质处理并不能稳定有效地解决这一技术难题。因此，若能开发一种能够细化晶粒，实现晶界硼化物共晶组织的不连续分布，并使Fe2B相弥散分布的制备技术，能成功的消除“硼脆”，Fe-B-C合金就能以其优异的强韧耐磨性，得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术所存在的缺陷，提供一种强韧耐磨高硼钢的制备方法，通过细化晶粒，实现晶界硼化物共晶组织的不连续分布，以及使Fe2B相弥散分布，以提高Fe-B-C合金材料的强韧耐磨性。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供的强韧耐磨高硼钢的制备方法，包括如下具体步骤：
a)在中频感应炉中熔炼高硼Fe-B-C合金材料；
b)将变质剂和熔炼的合金液加到浇包中，搅拌使变质剂均匀分布在合金液中；
c)将经过变质处理的合金液浇铸到置于交变电磁场作用下的铸型中；
d)开启交变电磁场，对正在凝固的合金液进行电磁搅拌；
e)当铸件凝固，关闭电磁场，进行后处理。
所述高硼Fe-B-C合金材料的组成优选为：C：0.20～0.75wt％，B：1.0～2.5wt％，Si：0.5～1.2wt％，Mn：0.5～1.5wt％，Cr：0.8～2.0wt％，S＜0.05wt％，P＜0.05wt％，余量为Fe。
当高硼Fe-B-C合金材料组成中的C＜0.35wt％时，铸件的后处理最好是首先将铸件加热到1000℃，然后按热处理规范进行水淬，最后在200℃回火；
当高硼Fe-B-C合金材料组成中的C＝0.35～0.52wt％时，铸件的后处理最好是首先将铸件加热到920℃，然后按热处理规范进行油淬，最后在200℃回火；
当高硼Fe-B-C合金材料组成中的C＞0.52wt％时，铸件的后处理最好是首先将铸件加热到900℃，然后按热处理规范进行风淬，最后在200℃回火。
因经过变质处理，高硼Fe-B-C合金液的形核率虽大大提高，但铸件中仍局部存在连续分布的晶界硼化物共晶组织；若再在电磁搅拌下进行浇铸成型，高硼Fe-B-C合金液的形核率将进一步提高，晶粒更加细化，先期连续共晶组织在交变电磁力作用下则会被击碎。因此，与现有技术相比，本发明通过变质处理和在电磁搅拌下进行浇铸成型的复合处理，可以获得晶粒非常细化的组织，可将现有技术难以消除的晶界连续分布的Fe2B共晶组织进一步击碎，使网状的Fe2B相的连续分布被中断，Fe2B相均匀弥散分布在基体中，从而实现了在材料硬度保持不变的情况下，大大提高了材料的冲击韧性，制得了具有优异的强韧耐磨性的高硼Fe-B-C合金材料，成功地消除了高硼Fe-B-C合金所存在的“硼脆”现象。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。
实施例1
a)在中频感应炉中熔炼高硼Fe-B-C合金材料，原材料为废钢、硅铁、锰铁、铬铁、生铁和硼铁，硼铁在冶炼的最后阶段加入；
b)经快速成分检测，满足材料组成(wt％)：C：0.20～0.35，B：1.0～1.8，Si：0.5～1.2，Mn：0.5～1.5，Cr：0.8～1.6，S＜0.05，P＜0.05时，即可做出炉准备；出炉温度控制在1550℃左右，若浇铸大型铸件，出炉温度可比1550℃略低；若浇铸小型铸件，出炉温度可比1550℃略高；
c)将变质剂放在浇包底部，再将熔炼的合金液浇入浇包中，搅拌使变质剂均匀分布在合金液中；
d)将经过变质处理的合金液浇铸到置于交变电磁场作用下的铸型中；
e)开启交变电磁场，对正在凝固的合金液进行电磁搅拌；
f)当铸件温度低于1150℃时，关闭电磁场，进行后处理：首先将铸件加热到1000℃，然后按热处理规范进行水淬，最后在200℃回火2小时。
所述铸型应当采用散热能力强的铸型，以使材料能在相对大的过冷中凝固，增强形核率，抑制晶界网状组织的连续生长能力。
取试样进行性能测试，性能测试结果见表1所示。
实施例2
a)在中频感应炉中熔炼高硼Fe-B-C合金材料，原材料为废钢、硅铁、锰铁、铬铁、生铁和硼铁，硼铁在冶炼的最后阶段加入；
b)经快速成分检测，满足材料组成(wt％)：C：0.35～0.52，B：1.2～2.0，Si：0.5～1.2，Mn：0.5～1.5，Cr：0.8～2.0，S＜0.05，P＜0.05时，即可做出炉准备；出炉温度控制在1550℃左右，若浇铸大型铸件，出炉温度可比1550℃略低；若浇铸小型铸件，出炉温度可比1550℃略高；
c)将变质剂放在浇包底部，再将熔炼的合金液浇入浇包中，搅拌使变质剂均匀分布在合金液中；
d)将经过变质处理的合金液浇铸到置于交变电磁场作用下的铸型中；
e)开启交变电磁场，对正在凝固的合金液进行电磁搅拌；
f)当铸件温度低于1150℃时，关闭电磁场，进行后处理：首先将铸件加热到920℃，然后按热处理规范进行油淬，最后在200℃回火两个小时。
所述铸型应当采用散热能力强的铸型，以使材料能在相对大的过冷中凝固，增强形核率，抑制晶界网状组织的连续生长能力。
取试样进行性能测试，性能测试结果见表1所示。
实施例3
a)在中频感应炉中熔炼高硼Fe-B-C合金材料，原材料为废钢、硅铁、锰铁、铬铁、生铁和硼铁，硼铁在冶炼的最后阶段加入；
b)经快速成分检测，满足材料组成(wt％)：C：0.52～0.75，B：1.5～2.5，Si：0.5～1.2，Mn：0.5～1.5，Cr：0.8～2.0，S＜0.05，P＜0.05时，即可做出炉准备；出炉温度控制在1550℃左右，若浇铸大型铸件，出炉温度可比1550℃略低；若浇铸小型铸件，出炉温度可比1550℃略高；
c)将变质剂在浇包底部，再将熔炼的合金液浇入浇包中，搅拌使变质剂均匀分布在合金液中；
d)将经过变质处理的合金液浇铸到置于交变电磁场作用下的铸型中；
e)开启交变电磁场，对正在凝固的合金液进行电磁搅拌；
f)当铸件温度低于1150℃时，关闭电磁场，进行后处理：首先将铸件加热到900℃，然后按热处理规范进行水淬，最后在200℃回火2小时。
所述铸型应当采用散热能力强的铸型，以使材料能在相对大的过冷中凝固，增强形核率，抑制晶界网状组织的连续生长能力。
取试样进行性能测试，性能测试结果见表1所示。
对照例1
a)在中频感应炉中熔炼高硼Fe-B-C合金材料，原材料为废钢、硅铁、锰铁、铬铁、生铁和硼铁，硼铁在冶炼的最后阶段加入；
b)经快速成分检测，满足材料组成(wt％)：C：0.20～0.35，B：1.0～1.8，Si：0.5～1.2，Mn：0.5～1.5，Cr：0.8～1.6，S＜0.05，P＜0.05时，即可做出炉准备；出炉温度控制在1550℃左右，若浇铸大型铸件，出炉温度可比1550℃略低；若浇铸小型铸件，出炉温度可比1550℃略高；
c)将变质剂放在浇包底部，再将熔炼的合金液浇入浇包中，搅拌使变质剂均匀分布在合金液中；
d)将经过变质处理的合金液浇铸到铸型中进行成型处理。
将铸件加热到1000℃，按热处理规范进行水淬，然后在200℃回火2小时，取试样进行性能测试，性能测试结果见表1所示。
对照例2
a)在中频感应炉中熔炼高硼Fe-B-C合金材料，原材料为废钢、硅铁、锰铁、铬铁、生铁和硼铁，硼铁在冶炼的最后阶段加入；
b)经快速成分检测，满足材料组成(wt％)：C：0.35～0.52，B：1.2～2.0，Si：0.5～1.2，Mn：0.5～1.5，Cr：0.8～2.0，S＜0.05，P＜0.05时，即可做出炉准备；出炉温度控制在1550℃左右，若浇铸大型铸件，出炉温度可比1550℃略低；若浇铸小型铸件，出炉温度可比1550℃略高；
c)将变质剂放在浇包底部，再将熔炼的合金液浇入浇包中，搅拌使变质剂均匀分布在合金液中；
d)将经过变质处理的合金液浇铸到铸型中进行成型处理。
将铸件加热到920℃，按热处理规范进行水淬，然后在200℃回火2小时，取试样进行性能测试，性能测试结果见表1所示。
对照例3
a)在中频感应炉中熔炼高硼Fe-B-C合金材料，原材料为废钢、硅铁、锰铁、铬铁、生铁和硼铁，硼铁在冶炼的最后阶段加入；
b)经快速成分检测，满足材料组成(wt％)：C：0.52～0.75，B：1.5～2.5，Si：0.5～1.2，Mn：0.5～1.5，Cr：0.8～2.0，S＜0.05，P＜0.05时，即可做出炉准备；出炉温度控制在1550℃左右，若浇铸大型铸件，出炉温度可比1550℃略低；若浇铸小型铸件，出炉温度可比1550℃略高；
c)将变质剂放在浇包底部，再将熔炼的合金液浇入浇包中，搅拌使变质剂均匀分布在合金液中；
d)将经过变质处理的合金液浇铸到铸型中进行成型处理。
将铸件加热到900℃，按热处理规范进行风淬，然后在200℃回火两个小时，取试样进行性能测试，性能测试结果见表1所示。
表1 性能测试数据
| 性能 | 实施例1 | 对照例1 | 实施例2 | 对照例2 | 实施例3 | 对照例3 |
| 硬度(HRC) | 56 | 53 | 60 | 59 | 61 | 60 |
| 冲击韧性(J/cm2) | 17 | ＜12 | 15 | ＜10 | 12 | ＜8 |
由表1的测试数据可见：本发明与现有技术相比，可实现在材料硬度保持不变或略有提高的情况下，大大提高材料的冲击韧性，以致制备得到具有优异强韧耐磨性的高硼Fe-B-C合金钢。
Claims (4)
1.一种强韧耐磨高硼钢的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
a)在中频感应炉中熔炼高硼Fe-B-C合金材料；所述高硼Fe-B-C合金材料的组成为：C：0.20～0.75wt％，B：1.0～2.5wt％，Si：0.5～1.2wt％，Mn：0.5～1.5wt％，Cr：0.8～2.0wt％，S＜0.05wt％，P＜0.05wt％，余量为Fe；
b)将变质剂和熔炼的合金液加到浇包中，搅拌使变质剂均匀分布在合金液中；
c)将经过变质处理的合金液浇铸到置于交变电磁场作用下的铸型中；
d)开启交变电磁场，对正在凝固的合金液进行电磁搅拌；
e)当铸件凝固，关闭电磁场，进行后处理。
2.根据权利要求1所述的强韧耐磨高硼钢的制备方法，其特征在于，当高硼Fe-B-C合金材料组成中的C＜0.35wt％时，铸件的后处理过程是首先将铸件加热到1000℃，然后按热处理规范进行水淬，最后在200℃回火。
3.根据权利要求1所述的强韧耐磨高硼钢的制备方法，其特征在于，当高硼Fe-B-C合金材料组成中的C＝0.35～0.52wt％时，铸件的后处理过程是首先将铸件加热到920℃，然后按热处理规范进行油淬，最后在200℃回火。
4.根据权利要求1所述的强韧耐磨高硼钢的制备方法，其特征在于，当高硼Fe-B-C合金材料组成中的C＞0.52wt％时，铸件的后处理过程是首先将铸件加热到900℃，然后按热处理规范进行风淬，最后在200℃回火。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101016603A (zh) * | 2006-12-22 | 2007-08-15 | 西安交通大学 | 一种含颗粒状硼化物的高硼铸钢及其制备方法 |
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| 李小明等.淬火温度对高硼铸钢耐磨性的影响.《热加工工艺》.2007,第36卷(第18期),第71页第1.1节，1.2节，表1. * |
| 符定梅等.淬火温度对Fe-B-C铸造合金显微组织和硬度的影响.《大型铸锻件》.2007,(第5期),全文. * |
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