CN103820732A - 一种用于轧辊再制造的颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料及其制备工艺 - Google Patents

一种用于轧辊再制造的颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料及其制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN103820732A
CN103820732A CN201410101417.7A CN201410101417A CN103820732A CN 103820732 A CN103820732 A CN 103820732A CN 201410101417 A CN201410101417 A CN 201410101417A CN 103820732 A CN103820732 A CN 103820732A
Authority
CN
China
Prior art keywords
boron
chromium
composite material
iron
particle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410101417.7A
Other languages
English (en)
Inventor
黎振华
邱小明
张莹
宋武林
张祥林
丁刚
丁家伟
耿德英
王爱华
符寒光
郭洪才
印杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIANGSU XINYA SPECIAL STEEL FORGE CO Ltd
Original Assignee
JIANGSU XINYA SPECIAL STEEL FORGE CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JIANGSU XINYA SPECIAL STEEL FORGE CO Ltd filed Critical JIANGSU XINYA SPECIAL STEEL FORGE CO Ltd
Priority to CN201410101417.7A priority Critical patent/CN103820732A/zh
Publication of CN103820732A publication Critical patent/CN103820732A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

本发明为一种用于轧辊再制造的颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料及其制备工艺。在中、低碳高铬钢中，加入适量硼，形成高硬度的铬铁硼碳化合物，以改善高铬钢的耐磨性；同时加入适量微合金元素，改善铬铁硼碳化合物的形态和分布，提高铸造耐磨合金的强度和韧性。本发明颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料的化学组成成分及其质量百分数(%)是：C∶1.75～3.0,Cr∶1.5～4.0,B∶0.07～0.4,Mn∶0.4～0.8,Si∶0.4～1.2,Ni：0.30-0.45，Mg：0.02-0.04，Ce：0.03-0.05，Ti：0.04-0.08，N：0.008-0.015，S＜0.04，P＜0.04，余量Fe；其中铬、硼、锰、硅和钛分别以铬铁、硅铁、锰铁、钛铁和硼铁形式加入，而镁和镍以镁镍合金形式加入，铈以铈基稀土硅铁形式加入，氮以含氮铬铁形式加入。

Description

一种用于轧辊再制造的颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种铁基耐磨复合材料制备工艺，特别涉及一种含有铬、硼合金元素的铁基耐磨复合材料制备工艺，属于耐磨材料制造技术领域。
背景技术
工程应用中的材料往往因为腐蚀、断裂和磨损而失效。而其中的磨损虽然不像腐蚀和断裂给零件带来的失效引起是灾难性的危害，但却造成了巨大的经济损失。粗略估计由磨损带来的经济损失占工业国家国民生产总值的2％到8％。我国每年消耗的金属耐磨材料高达300万吨或更多。磨损已成为日前冶金、矿山、电力、机械等等众多领域机器零件失效的罪魁祸首，在失效的零件中，磨损失效已经占到75％至80％左右。其中磨料磨损造成一半以上的磨损损耗，是金属磨损中的主要损耗形式。金属磨损已俨然成为当今经济发展的重要问题。
在这种形势下，研发耐磨材料，降低金属的磨损对国民经济有重要意义。研究耐磨材料，运用相关知识开发优秀的耐磨金属材料，对我国的经济发展无疑是有着巨大的效益。
目前广泛应用的金属耐磨材料主要有高锰钢、低、中合金耐磨钢和高铬铸铁。高锰钢特点为屈服强度低，在承受强烈冲击力的工况下，可以产生加工硬化，具有较好的耐磨性。低、中合金耐磨钢与高锰钢相比，其在低冲击力下工作，也能因形变产生相变而发生加工硬化，使耐磨性提高。而高铬铸铁具有高硬度和高耐磨性，但存在脆性大，使用中易剥落甚至开裂的不足。因此，开发生产工艺简单、生产成本低廉、强度和韧性高、淬透性和淬硬性好的新一代钢铁耐磨材料，在磨料磨损工况下取代目前广泛使用的普通耐磨材料，无疑具有十分重要的意义。
硼在地壳中的含量约为10ppm，是地壳中最重要的元素之一。而我国是世界上硼资源比较丰富的国家之一，位居世界第4位。随着铬、钼、镍、钨、钒等合金元素在钢铁材料中使用量的不断增加，价格飞速上涨，供应日趋紧张，导致普通钢铁耐磨材料生产成本不断攀升。在普通钢铁材料中，加入适量硼，通过调节合金中硼含量和碳含量可以实现对硼化物体积百分数及基体含碳量的控制，使材料具有优异的耐磨性和强韧性。
发明内容
本发明针对现有耐磨复合材料存在的上述不足，在中、低碳高铬钢中，加入适量硼，形成高硬度的铬铁硼碳化合物，以改善高铬钢的耐磨性；同时加入适量微合金元素，改善铬铁硼碳化合物的形态和分布，提高铸造耐磨合金的强度和韧性。
本发明的目的可以通过以下措施来实现：
本发明颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料的化学组成成分及其质量百分数(%) 是：C∶1.75～3.0,Cr∶1.5～4.0,B∶0.07～0.4, Mn∶0.4～0.8,Si∶0.4～1.2, Ni：0.30-0.45，Mg： 0.02-0.04，Ce：0.03-0.05，Ti：0.04-0.08，N：0.008-0.015，S＜0.04，P ＜0.04，余量Fe ；其中铬、硼、锰、硅和钛分别以铬铁、硅铁、锰铁、钛铁和硼铁形式加入，而镁和镍以镁镍合金形式加入，铈以铈基稀土硅铁形式加入，氮以含氮铬铁形式加入。
本发明颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料采用电炉熔炼，其制造工艺步骤是：
①将普通废钢和铬铁混合加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁，硅铁和锰铁加入5分钟后，再加入硼铁；
②炉前调整成分合格后将温度升至1550～ 1650℃，加入占钢水质量0.1%～0.12%的铝脱氧，随后加入钛铁和镁镍合金2～5分钟后出炉；
③将铈基稀土硅铁、含氮铬铁和金属锌破碎至粒度为10～12mm的小块，经170～220℃烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理；
④钢水温度降至1450～1550℃，直接浇入铸型，钢水浇注1～10小时后开箱空冷；
⑤颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料进行淬火和回火热处理。淬火加热温度为950～1050℃，保温时间2～6小时，油冷至温度低于200℃进行回火热处理，回火加热温度为400～500℃，回火保温时间4～15小时，炉冷至温度低于200℃后，最后空气冷却至室温。
本发明颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料具有硬度高、韧性好等特点，在实际使用中具有优异的耐磨性。采用本发明制造的再制造轧辊，具有良好的耐磨性和抗热疲劳性能，其使用寿命比Cr15Mo3高铬白口铸铁提高30％～60％，但生产成本比Cr15Mo3高铬白口铸铁降低20％，且克服了高铬白口铸铁轧辊使用中易剥落和开裂的不足。本发明材料，可提高设备运转效率，降低工人劳动强度，具有显著的经济和社会效益。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1) 本发明材料的硬度和韧性可以宽幅调整，以满足不同的磨损工况要求，其中硬度达到58～ 65HRC，冲击韧性达到14～30J/cm2 ；
2) 本发明材料以廉价的铬、硼为主要合金元素，不含价格昂贵的钨、钼、钒、铌等合金元素，镍元素加入量也较少，因此成本低廉，生产成本比市场上常用的Cr15Mo3高铬白口铸铁降低20％。
3) 本发明材料铸造、热处理和使用过程中，不会开裂和剥落，克服了高铬白口铸铁使用安全性差的不足。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详述。
实施例1 ：
本发明颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料的化学组成成分及其质量百分数(%) 是：C∶2～3.0,Cr∶2～4.0,B∶0.1～0.4, Mn∶0.4～0.8,Si∶0.4～1.2, Ni：0.30-0.45，Mg： 0.02-0.04，Ce：0.03-0.05，Ti：0.04-0.08，N：0.008-0.015，S＜0.04，P ＜0.04，余量Fe ；其中铬、硼、锰、硅和钛分别以铬铁、硅铁、锰铁、钛铁和硼铁形式加入，而镁和镍以镁镍合金形式加入，铈以铈基稀土硅铁形式加入，氮以含氮铬铁形式加入。
本发明颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料采用电炉熔炼，其制造工艺步骤是：
①将普通废钢和铬铁混合加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁，硅铁和锰铁加入5分钟后，再加入硼铁；
②炉前调整成分合格后将温度升至1600℃，加入占钢水质量0.1%的铝脱氧，随后加入钛铁和镁镍合金3分钟后出炉；
③将铈基稀土硅铁、含氮铬铁和金属锌破碎至粒度为10～12mm的小块，经180～200℃烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理；
④钢水温度降至1500℃，直接浇入铸型，钢水浇注1小时后进行淬火和回火热处理。淬火加热温度为1000℃，保温时间3小时，油冷至温度低于200℃进行回火热处理，回火加热温度为500℃，回火保温时间4小时，炉冷至温度低于200℃后，最后空气冷却至室温。
使用本实施例生产的再制造轧辊硬度达到65HRC，冲击韧性达到14.7J/cm2。
实施例2 ：
本发明颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料的化学组成成分及其质量百分数(%) 是：C∶2.2～3.0,Cr∶1.5～4.0,B∶0.2～0.4, Mn∶0.4～0.8,Si∶0.5～1.2, Ni：0.35-0.45，Mg： 0.02-0.04，Ce：0.03-0.05，Ti：0.04-0.08，N：0.008-0.015，S＜0.04，P ＜0.04，余量Fe ；其中铬、硼、锰、硅和钛分别以铬铁、硅铁、锰铁、钛铁和硼铁形式加入，而镁和镍以镁镍合金形式加入，铈以铈基稀土硅铁形式加入，氮以含氮铬铁形式加入。
本发明颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料采用电炉熔炼，其制造工艺步骤是：
①将普通废钢和铬铁混合加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁，硅铁和锰铁加入5分钟后，再加入硼铁；
②炉前调整成分合格后将温度升至1600℃，加入占钢水质量0.12%的铝脱氧，随后加入钛铁和镁镍合金3分钟后出炉；
③将铈基稀土硅铁、含氮铬铁和金属锌破碎至粒度为10～12mm的小块，经200～220℃烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理；
④钢水温度降至1500℃，直接浇入铸型，钢水浇注1～10小时后开箱空冷；
⑤颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料进行淬火和回火热处理。淬火加热温度为1050℃，保温时间2～6小时，油冷至温度低于200℃进行回火热处理，回火加热温度为400～500℃，回火保温时间4～15小时，炉冷至温度低于200℃后，最后空气冷却至室温。
使用本实施例生产的再制造轧辊硬度达到65HRC，冲击韧性达到15J/cm2。
实施例3 ：
本发明颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料的化学组成成分及其质量百分数(%) 是：C∶1.75～2.5,Cr∶1.5～4.0,B∶0.3～0.4, Mn∶0.4～0.5,Si∶0.4～1.2, Ni：0.30-0.45，Mg： 0.02-0.04，Ce：0.03-0.05，Ti：0.04-0.08，N：0.008-0.015，S＜0.04，P ＜0.04，余量Fe ；其中铬、硼、锰、硅和钛分别以铬铁、硅铁、锰铁、钛铁和硼铁形式加入，而镁和镍以镁镍合金形式加入，铈以铈基稀土硅铁形式加入，氮以含氮铬铁形式加入。
本发明颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料采用电炉熔炼，其制造工艺步骤是：
①将普通废钢和铬铁混合加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁，硅铁和锰铁加入5分钟后，再加入硼铁；
②炉前调整成分合格后将温度升至1550℃，加入占钢水质量0.12%的铝脱氧，随后加入钛铁和镁镍合金5分钟后出炉；
③将铈基稀土硅铁、含氮铬铁和金属锌破碎至粒度为10～12mm的小块，经220℃烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理；
④钢水温度降至1500～1550℃，直接浇入铸型，钢水浇注1～10小时后开箱空冷；
⑤颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料进行淬火和回火热处理。淬火加热温度为950℃，保温时间2～6小时，油冷至温度低于200℃进行回火热处理，回火加热温度为400～500℃，回火保温时间4～15小时，炉冷至温度低于200℃后，最后空气冷却至室温。
使用本实施例生产的再制造轧辊硬度达到65HRC，冲击韧性达到20J/cm2。

Claims (3)

1.一种用于轧辊再制造的颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料及其制备工艺，其特征在于其化学组成成分及其质量百分数(%) 是：C：1.75～3.0,Cr：1.5～4.0,B：0.07～0.4, Mn：0.4～0.8,Si：0.4～1.2, Ni：0.30-0.45，Mg： 0.02-0.04，Ce：0.03-0.05，Ti：0.04-0.08，N：0.008-0.015，S＜0.04，P ＜0.04，余量Fe ；其中铬、硼、锰、硅和钛分别以铬铁、硅铁、锰铁、钛铁和硼铁形式加入，而镁和镍以镁镍合金形式加入，铈以铈基稀土硅铁形式加入，氮以含氮铬铁形式加入。
2.根据权利要求1所述的一种用于轧辊再制造的颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料及其制备工艺，其特征在于制造工艺步骤是：
①将普通废钢和铬铁混合加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁，硅铁和锰铁加入5分钟后，再加入硼铁；
②炉前调整成分合格后将温度升至1550～ 1650℃，加入占钢水质量0.1%～0.12%的铝脱氧，随后加入钛铁和镁镍合金2～5分钟后出炉；
③将铈基稀土硅铁、含氮铬铁和金属锌破碎至粒度为10～12mm的小块，经170～220℃烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理；
④钢水温度降至1450～1550℃，直接浇入铸型，钢水浇注1～10小时后开箱空冷；
⑤颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料进行淬火和回火热处理。
3.淬火加热温度为950～1050℃，保温时间2～6小时，油冷至温度低于200℃进行回火热处理，回火加热温度为400～500℃，回火保温时间4～15小时，炉冷至温度低于200℃后，最后空气冷却至室温。
CN201410101417.7A 2014-03-19 2014-03-19 一种用于轧辊再制造的颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料及其制备工艺 Pending CN103820732A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410101417.7A CN103820732A (zh) 2014-03-19 2014-03-19 一种用于轧辊再制造的颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料及其制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410101417.7A CN103820732A (zh) 2014-03-19 2014-03-19 一种用于轧辊再制造的颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料及其制备工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103820732A true CN103820732A (zh) 2014-05-28

Family

ID=50756015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410101417.7A Pending CN103820732A (zh) 2014-03-19 2014-03-19 一种用于轧辊再制造的颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料及其制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103820732A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104498842A (zh) * 2014-12-29 2015-04-08 芜湖金龙模具锻造有限责任公司 一种硼锑合金轧辊材料
CN105543641A (zh) * 2016-01-29 2016-05-04 山东省四方技术开发有限公司 粒子强化热轧无缝钢管连轧机复合轧辊及其制备方法
CN106244903A (zh) * 2016-07-26 2016-12-21 镇江富华轧辊有限公司 一种多尺度耦合磨辊及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1100150A (zh) * 1993-09-09 1995-03-15 株洲市机械工业研究所 耐冲击疲劳的抗磨合金铸铁
JPH11229069A (ja) * 1998-02-13 1999-08-24 Kubota Corp 高温での耐摩耗性にすぐれるハイス系鋳鉄材
CN101775558A (zh) * 2010-02-05 2010-07-14 北京工业大学 一种铁铬硼铸造耐磨合金及其制造方法
CN102330014A (zh) * 2011-10-31 2012-01-25 驻马店市永诚耐磨材料有限公司 一种抗磨铸铁材料
CN103276282A (zh) * 2013-06-28 2013-09-04 刘美福 一种输送矿物的防腐耐磨管道的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1100150A (zh) * 1993-09-09 1995-03-15 株洲市机械工业研究所 耐冲击疲劳的抗磨合金铸铁
JPH11229069A (ja) * 1998-02-13 1999-08-24 Kubota Corp 高温での耐摩耗性にすぐれるハイス系鋳鉄材
CN101775558A (zh) * 2010-02-05 2010-07-14 北京工业大学 一种铁铬硼铸造耐磨合金及其制造方法
CN102330014A (zh) * 2011-10-31 2012-01-25 驻马店市永诚耐磨材料有限公司 一种抗磨铸铁材料
CN103276282A (zh) * 2013-06-28 2013-09-04 刘美福 一种输送矿物的防腐耐磨管道的制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104498842A (zh) * 2014-12-29 2015-04-08 芜湖金龙模具锻造有限责任公司 一种硼锑合金轧辊材料
CN105543641A (zh) * 2016-01-29 2016-05-04 山东省四方技术开发有限公司 粒子强化热轧无缝钢管连轧机复合轧辊及其制备方法
CN105543641B (zh) * 2016-01-29 2017-03-15 山东省四方技术开发有限公司 粒子强化热轧无缝钢管连轧机复合轧辊及其制备方法
CN106244903A (zh) * 2016-07-26 2016-12-21 镇江富华轧辊有限公司 一种多尺度耦合磨辊及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101775558B (zh) 一种铁铬硼铸造耐磨合金及其制造方法
CN103014550B (zh) 高铬多元合金耐磨球及其制造方法
CN102560258B (zh) 一种低碳高硼铸造耐磨合金钢及其制备方法
CN103498107A (zh) 耐高温高硼高铬低碳耐磨合金钢及其制备方法
CN102220542B (zh) 一种无铬高耐磨白口铸铁的工业生产方法
CN101260501A (zh) 高硼低碳耐磨铸钢及其热处理方法
CN103556064A (zh) 亚稳奥氏体高硼高铬低碳耐磨合金钢及其制备方法
CN104694827B (zh) 一种高强度耐磨铸造中碳钢及其制备方法
CN102925820B (zh) 一种含铝高硼高速钢轧辊材料及冶炼方法
CN101550518A (zh) 一种含硼多元低合金耐磨铸钢及其制备方法
CN103498108A (zh) 具有良好红硬性的高硼高铬低碳耐磨合金钢及其制备方法
CN103060662B (zh) 一种合金铸铁磨球的制备工艺
CN102517516A (zh) 一种复合微合金化高冲击功铸钢及其制造方法
CN103436767B (zh) 一种耐磨铸钢件的制造方法
CN101624678A (zh) 髙韧性硼化物耐磨金属材料及其制造工艺
CN104087822A (zh) 一种高性能球磨机用研磨体
CN105385949A (zh) 一种含硼耐磨合金钢及其制备方法
CN104694825B (zh) 一种耐腐蚀铸造高碳钢及其制备方法
CN102703827A (zh) 一种耐磨钢的热处理工艺
CN102304672A (zh) 一种中低合金耐磨钢及其制备方法
CN102234734A (zh) 改进型合金球铁轧辊生产工艺
CN103805866A (zh) 一种耐磨钢球的制备工艺
CN103820732A (zh) 一种用于轧辊再制造的颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料及其制备工艺
CN104911494A (zh) 一种含硼耐磨铸钢材料及其制备方法
CN103614622A (zh) 一种耐低温泵阀用合金材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140528