CN102936696A - 一种高硬度高耐磨性铁合金材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高硬度高耐磨性铁合金材料及制备方法，其组成按重量百分比包括有，0.8-1.2%的碳、0.6-0.65%的硅、1.1-1.3%的锰、1.4-1.6%的铬、0.1-0.2%的钼、0.05-0.1%的镍、0.8-1.2%的铝、0.3-0.5%的铜、0.02-0.03%的钛、0.03-0.06%的钒、0.0005-0.001%的铈、0.002-0.003%的硼、0.03-0.05%的钴，余量为铁及不可避免的杂质。通过本技术方案减少了贵重金属和稀土的使用，产采用含量多且价格低的元素替代这些贵金属及稀土，同样实现了高硬度高耐磨性的铁合金。
Description
技术领域
本发明属于金属铸造领域，指一种金属铸造用材料，特别是指一种高硬度高耐磨性铁合金材料及制备方法。
背景技术
现机械等领域，为了提高加工速度及减少加工工序，许多部件采用铸造方式加工，特别是对一些结构复杂的部件，采用机械加工的工序非常复杂。铸造加工能够一次性成型，一直得到广泛应用。
另一方面，采用铸造加工方式，能够根据待加工产品的需要进行合金性能的调整，即通过改变合金中的材料组成来改善合金中的某些性能。现技术的铸造工艺中，为了改善或提高合金中的某项性能，一般是通过添加具有改善或提高这些性能的元素来实现，而这些能够改善性能的元素大部分属于贵金属元素或稀土元素，导致产品的生产成本提高。
如何能够通过采用一些价格低的元素来替代贵金属或稀土元素在合金中的性能是本领域技术人员面对的课题。
发明内容
本发明的目的是提出一种高硬度高耐磨性铁合金材料的技术方案，通过本技术方案减少了贵重金属和稀土的使用，产采用含量多且价格低的元素替代这些贵金属及稀土，同样实现了高硬度高耐磨性的铁合金。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高硬度高耐磨性铁合金材料，其组成按重量百分比包括有，0.8-1.2%的碳、0.6-0.65%的硅、1.1-1.3%的锰、1.4-1.6%的铬、0.1-0.2%的钼、0.05-0.1%的镍、0.8-1.2%的铝、0.3-0.5%的铜、0.02-0.03%的钛、0.03-0.06%的钒、0.0005-0.001%的铈、0.002-0.003%的硼、0.03-0.05%的钴，余量为铁及不可避免的杂质。
所述的钛是以钛铁合金方式加入。
所述的镍和钴是以镍钴铁合金方式加入。
所述的铈是以含有15%重量百分比的铈铁合金方式加入。
所述的钒是以钒铁合金方式加入。
所述的制备方法是：
配料，按重量百分比包括有，0.8-1.2%的碳、0.6-0.65%的硅、1.1-1.3%的锰、1.4-1.6%的铬、0.1-0.2%的钼、0.05-0.1%的镍、0.8-1.2%的铝、0.3-0.5%的铜、0.02-0.03%的钛、0.03-0.06%的钒、0.0005-0.001%的铈、0.002-0.003%的硼、0.03-0.05%的钴，余量为铁及不可避免的杂质进行配料；
将经过计算得到的上述组成中的铁、硅、锰首先放入熔炼炉中熔化，然后依次加入铬、钼、镍钴铁合金、钛铁合金、硼、铜、钒铁合金、铈铁合金，并升温到1250-1350℃后加入铝，保温1-2小时；
将得到的合金液在1100-1150℃下进行浇铸，冷却到300-350℃后进行退火处理；将浇铸后的产品置于870-890℃的退火炉中，保温3-5小时出炉，采用空气冷却，空冷速度不超过1.2℃/分钟；
淬火处理，置于930-950℃的淬火炉中，保温2小时后进行淬火液恒温淬火处理，温度到180-200℃时进行回火处理；
回火处理，在温度为250±10℃的回火炉中保温2.5小时后自然冷却。
所述淬火处理的淬火液为水性淬火液。
淬火液在淬火时保持温度在130-150℃之间。
所述淬火分二个阶段，第一个阶段为等温淬火，淬火速度为15-20/分钟；当温度下降到600-650℃时采用第二阶段淬火，淬火速度为3-5℃/秒。
本发明同现有技术相比的有益效果是：
通过本技术方案减少了贵重金属和稀土的使用，产采用含量多且价格低的元素替代这些贵金属及稀土，同样实现了高硬度高耐磨性的铁合金。
具体实施方式
以下通过具体实施例来详细说明本发明的技术方案，应当理解的是，以下的实施例仅能用于解释本发明而不能解释为是对本发明的限制。
一种高硬度高耐磨性铁合金材料，其组成按重量百分比包括有，0.8-1.2%的碳、0.6-0.65%的硅、1.1-1.3%的锰、1.4-1.6%的铬、0.1-0.2%的钼、0.05-0.1%的镍、0.8-1.2%的铝、0.3-0.5%的铜、0.02-0.03%的钛、0.03-0.06%的钒、0.0005-0.001%的铈、0.002-0.003%的硼、0.03-0.05%的钴，余量为铁及不可避免的杂质。
所述的钛是以钛铁合金方式加入。
所述的镍和钴是以镍钴铁合金方式加入。
所述的铈是以含有15%重量百分比的铈铁合金方式加入。
所述的钒是以钒铁合金方式加入。
所述的制备方法是：
配料，按重量百分比包括有，0.8-1.2%的碳、0.6-0.65%的硅、1.1-1.3%的锰、1.4-1.6%的铬、0.1-0.2%的钼、0.05-0.1%的镍、0.8-1.2%的铝、0.3-0.5%的铜、0.02-0.03%的钛、0.03-0.06%的钒、0.0005-0.001%的铈、0.002-0.003%的硼、0.03-0.05%的钴，余量为铁及不可避免的杂质进行配料；
将经过计算得到的上述组成中的铁、硅、锰首先放入熔炼炉中熔化，然后依次加入铬、钼、镍钴铁合金、钛铁合金、硼、铜、钒铁合金、铈铁合金，并升温到1250-1350℃后加入铝，保温1-2小时；
将得到的合金液在1100-1150℃下进行浇铸，冷却到300-350℃后进行退火处理；将浇铸后的产品置于870-890℃的退火炉中，保温3-5小时出炉，采用空气冷却，空冷速度不超过1.2℃/分钟；
淬火处理，置于930-950℃的淬火炉中，保温2小时后进行淬火液恒温淬火处理，温度到180-200℃时进行回火处理；
回火处理，在温度为250±10℃的回火炉中保温2.5小时后自然冷却。
所述淬火处理的淬火液为水性淬火液。
淬火液在淬火时保持温度在130-150℃之间。
所述淬火分二个阶段，第一个阶段为等温淬火，淬火速度为15-20/分钟；当温度下降到600-650℃时采用第二阶段淬火，淬火速度为3-5℃/秒。
实施例1
一种高硬度高耐磨性铁合金材料，其组成按重量百分比包括有，0.8%的碳、0.6%的硅、1.1%的锰、1.4%的铬、0.1%的钼、0.05%的镍、0.8%的铝、0.3%的铜、0.02%的钛、0.03%的钒、0.0005%的铈、0.002%的硼、0.03%的钴，余量为铁及不可避免的杂质。
所述的制备方法是：
配料，按重量百分比包括有，0.8%的碳、0.6%的硅、1.1%的锰、1.4%的铬、0.1%的钼、0.05%的镍、0.8%的铝、0.3%的铜、0.02%的钛、0.03%的钒、0.0005%的铈、0.002%的硼、0.03%的钴，余量为铁及不可避免的杂质进行配料；
将经过计算得到的上述组成中的铁、硅、锰首先放入熔炼炉中熔化，然后依次加入铬、钼、镍钴铁合金、钛铁合金、硼、铜、钒铁合金、铈铁合金，并升温到1250-1350℃后加入铝，保温2小时；
将得到的合金液在1100-1150℃下进行浇铸，冷却到300-350℃后进行退火处理；将浇铸后的产品置于870-890℃的退火炉中，保温3小时出炉，采用空气冷却，空冷速度不超过1.2℃/分钟；
淬火处理，置于930-950℃的淬火炉中，保温2小时后用水性淬火液进行淬火液恒温淬火处理，淬火液在淬火时保持温度在130-150℃之间，淬火温度到180-200℃时进行回火处理；所述淬火分二个阶段，第一个阶段为等温淬火，淬火速度为15-20/分钟；当温度下降到600-650℃时采用第二阶段淬火，淬火速度为3-5℃/秒；
回火处理，在温度为250±10℃的回火炉中保温2.5小时后自然冷却。
实施例2
一种高硬度高耐磨性铁合金材料，其组成按重量百分比包括有，1.2%的碳、0.65%的硅、1.3%的锰、1.6%的铬、0.2%的钼、0.1%的镍、1.2%的铝、0.5%的铜、0.03%的钛、0.06%的钒、0.001%的铈、0.003%的硼、0.05%的钴，余量为铁及不可避免的杂质。
所述的制备方法是：
配料，按重量百分比包括有，1.2%的碳、0.65%的硅、1.3%的锰、1.6%的铬、0.2%的钼、0.1%的镍、1.2%的铝、0.5%的铜、0.03%的钛、0.06%的钒、0.001%的铈、0.003%的硼、0.05%的钴，余量为铁及不可避免的杂质进行配料；
将经过计算得到的上述组成中的铁、硅、锰首先放入熔炼炉中熔化，然后依次加入铬、钼、镍钴铁合金、钛铁合金、硼、铜、钒铁合金、铈铁合金，并升温到1250-1350℃后加入铝，保温1.5小时；
将得到的合金液在1100-1150℃下进行浇铸，冷却到300-350℃后进行退火处理；将浇铸后的产品置于870-890℃的退火炉中，保温3.5小时出炉，采用空气冷却，空冷速度不超过1.2℃/分钟；
淬火处理，置于930-950℃的淬火炉中，保温2小时后用水性淬火液进行淬火液恒温淬火处理，淬火液在淬火时保持温度在130-150℃之间，淬火温度到180-200℃时进行回火处理；所述淬火分二个阶段，第一个阶段为等温淬火，淬火速度为15-20/分钟；当温度下降到600-650℃时采用第二阶段淬火，淬火速度为3-5℃/秒；
回火处理，在温度为250±10℃的回火炉中保温2.5小时后自然冷却。
实施例3
一种高硬度高耐磨性铁合金材料，其组成按重量百分比包括有，1.0%的碳、0.6%的硅、1.2%的锰、1.5%的铬、0.15%的钼、0.08%的镍、1.0%的铝、0.4%的铜、0.025%的钛、0.04%的钒、0.0008%的铈、0.003%的硼、0.04%的钴，余量为铁及不可避免的杂质。
所述的制备方法是：
配料，按重量百分比包括有，1.0%的碳、0.6%的硅、1.2%的锰、1.5%的铬、0.15%的钼、0.08%的镍、1.0%的铝、0.4%的铜、0.025%的钛、0.04%的钒、0.0008%的铈、0.003%的硼、0.04%的钴，余量为铁及不可避免的杂质进行配料；
将经过计算得到的上述组成中的铁、硅、锰首先放入熔炼炉中熔化，然后依次加入铬、钼、镍钴铁合金、钛铁合金、硼、铜、钒铁合金、铈铁合金，并升温到1250-1350℃后加入铝，保温1.5小时；
将得到的合金液在1100-1150℃下进行浇铸，冷却到300-350℃后进行退火处理；将浇铸后的产品置于870-890℃的退火炉中，保温3.5小时出炉，采用空气冷却，空冷速度不超过1.2℃/分钟；
淬火处理，置于930-950℃的淬火炉中，保温2小时后用水性淬火液进行淬火液恒温淬火处理，淬火液在淬火时保持温度在130-150℃之间，淬火温度到180-200℃时进行回火处理；所述淬火分二个阶段，第一个阶段为等温淬火，淬火速度为15-20/分钟；当温度下降到600-650℃时采用第二阶段淬火，淬火速度为3-5℃/秒；
回火处理，在温度为250±10℃的回火炉中保温2.5小时后自然冷却。
通过以上技术方案生产的铁合金，其抗拉强度超过2000MPa；屈服强度达到1500-1800MPa；硬度大于95-102HRC。
Claims (9)
1.一种高硬度高耐磨性铁合金材料，其特征在于：其组成按重量百分比包括有，0.8-1.2%的碳、0.6-0.65%的硅、1.1-1.3%的锰、1.4-1.6%的铬、0.1-0.2%的钼、0.05-0.1%的镍、0.8-1.2%的铝、0.3-0.5%的铜、0.02-0.03%的钛、0.03-0.06%的钒、0.0005-0.001%的铈、0.002-0.003%的硼、0.03-0.05%的钴，余量为铁及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高硬度高耐磨性铁合金材料，其特征在于：所述的钛是以钛铁合金方式加入。
3.根据权利要求1所述的高硬度高耐磨性铁合金材料，其特征在于：所述的镍和钴是以镍钴铁合金方式加入。
4.根据权利要求1所述的高硬度高耐磨性铁合金材料，其特征在于：所述的铈是以含有15%重量百分比的铈铁合金方式加入。
5.根据权利要求1所述的高硬度高耐磨性铁合金材料，其特征在于：所述的钒是以钒铁合金方式加入。
6.一种高硬度高耐磨性铁合金材料制备方法，其特征在于：
配料，按重量百分比包括有，0.8-1.2%的碳、0.6-0.65%的硅、1.1-1.3%的锰、1.4-1.6%的铬、0.1-0.2%的钼、0.05-0.1%的镍、0.8-1.2%的铝、0.3-0.5%的铜、0.02-0.03%的钛、0.03-0.06%的钒、0.0005-0.001%的铈、0.002-0.003%的硼、0.03-0.05%的钴，余量为铁及不可避免的杂质进行配料；
将经过计算得到的上述组成中的铁、硅、锰首先放入熔炼炉中熔化，然后依次加入铬、钼、镍钴铁合金、钛铁合金、硼、铜、钒铁合金、铈铁合金，并升温到1250-1350℃后加入铝，保温1-2小时；
将得到的合金液在1100-1150℃下进行浇铸，冷却到300-350℃后进行退火处理；将浇铸后的产品置于870-890℃的退火炉中，保温3-5小时出炉，采用空气冷却，空冷速度不超过1.2℃/分钟；
淬火处理，置于930-950℃的淬火炉中，保温2小时后进行淬火液恒温淬火处理，温度到180-200℃时进行回火处理；
回火处理，在温度为250±10℃的回火炉中保温2.5小时后自然冷却。
7.根据权利要求6所述的高硬度高耐磨性铁合金材料制备方法，其特征在于：所述淬火处理的淬火液为水性淬火液。
8.根据权利要求6所述的高硬度高耐磨性铁合金材料制备方法，其特征在于：淬火液在淬火时保持温度在130-150℃之间。
9.根据权利要求6所述的高硬度高耐磨性铁合金材料制备方法，其特征在于：所述淬火分二个阶段，第一个阶段为等温淬火，淬火速度为15-20/分钟；当温度下降到600-650℃时采用第二阶段淬火，淬火速度为3-5℃/秒。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20130220 |