CN104674122B - 一种高温耐磨的Fe‑Co‑Cr‑Mo铁基合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种高温耐磨的Fe‑Co‑Cr‑Mo铁基合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种Fe‑Co‑Cr‑Mo铁基合金材料，组成相为铁素体固溶体+渗碳体+M23C6型碳化物+M6C型碳化物。本发明选择五种元素以特定含量比例经粉末冶金法制得的合金，其具有高熔点的富钼M6C型碳化物和富铬M23C6型碳化物组成相，从而在强度、硬度、耐磨性及耐高温方面表现突出。本发明所得合金材料组织构成相比现有合金更加稳定，其强度、硬度冲击韧性均有所提高。所得合金材料的硬度为40‑60HRC，冲击韧性(U型缺口)为3.0～3.5J/cm2。

Description

一种高温耐磨的Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐高温耐磨，具有优良综合性能的Fe-Co-Cr-Mo粉末冶金铁基合金材料及其制备方法，属于粉末冶金技术领域
背景技术
在冶金、石油、化工及汽车等工业和机械设备中存在高温下承受强烈摩擦磨损和冲击作用下的机械运动零部件，要求材料在高温条件下满足冲击韧性和强度的同时，具有更加优异的耐磨性。
现有的铁基合金材料通常都能满足冲击韧性和强度，但耐磨性仍然不够理想，因此有必要对铁基合金材料的耐磨损性做进一步深入研究，满足工业装备更高的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种在高温条件下兼具优异的耐磨性、冲击韧性和强度的Fe-Co-Cr-Mo粉末冶金铁基合金材料应用于冶金、石油、化工及汽车等工业和机械设备中机械运动零部件中。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料，其组成相为：铁素体固溶体+渗碳体+M23C6型碳化物+M6C型碳化物。
所述Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料中：
Co的质量分数为4～8(wt％)
Cr的质量分数为2～6(wt％)
Mo的质量分数2～6(wt％)
C的质量分数为1～5(wt％)
余量为Fe。
本发明选择五种元素以特定含量比例经粉末冶金法制得的合金，其具有高熔点的富钼M6C型碳化物和富铬M23C6型碳化物组成相，从而在强度、硬度、耐磨性及耐高温方面表现突出。
本发明所得合金材料组织构成相比现有合金更加稳定，其强度、硬度冲击韧性均有所提高。所得合金材料的硬度为40-60HRC，冲击韧性(U型缺口)为3.0～3.5J/cm2。
本发明还提供一种Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料的制备方法，将铬粉、钼粉、钴粉、石墨、硬脂酸锌、铁粉混合，所得混料经球磨、固结成型、热处理后即得。
其中，所述混料中各组分质量百分比如下：4％～8％的铬粉，2％～6％的钼粉，4％～8％的钴粉，1％～5％的石墨，适量的硬脂酸锌，余量为铁粉。优选地，各组分质量百分比如下：7％的铬粉，7％的钼粉，6％的钴粉，2％的石墨，适量的硬脂酸锌。
所述混料可通过压制+烧结的方式固结成型，或者通过热等静压方式固结成型。
其中，所述压制+烧结的方式固结成型中，压制压力为200-500MPa。
其中，所述压制+烧结的方式固结成型中，真空烧结过程为：800-1050℃保温20-60分钟，1240-1250℃，保温50-120分钟，冷却。
其中，所述热等静压方式固结成型中，温度为1000-1300℃，保温3-4小时，压力为100-200MPa。
其中，所述热处理过程为：将固结成型产物在800-1200℃保温20-60分钟，再淬火、回火处理。其中，回火温度为500-700℃。优选地，将固结成型产物在980℃保温30分钟，淬火、回火处理，冷至室温。
采用本发明的方法可以依据零部件尺寸选取压制的模具，从而制备接近最终尺寸的产品，甚至是最终产品，方法简单。
本发明通过调整固结成型和热处理工艺条件，有效控制合金材料生产过程中各相的形成，所得组成相铁素体固溶体+渗碳体+M23C6型碳化物+M6C型碳化物具有更优异的耐磨损性，其强度、硬度、冲击韧性均有所提高。所得合金材料的硬度为40-60HRC，冲击韧性(U型缺口)为3.0～3.5J/cm2。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围，不应理解为本发明上述主体的范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出的各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。
本发明中，如无特殊说明，所有百分数均为质量百分数。
实施例1 一种Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料
所述Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料具有铁素体固溶体+渗碳体+M23C6型碳化物+M6C型碳化物的组成相，其中：Co的质量分数为7(wt％)，Cr的质量分数为3(wt％)，Mo的质量分数3(wt％)，C的质量分数为1(wt％)，余量为Fe。
实施例2 一种Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料
所述Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料具有铁素体固溶体+渗碳体+M23C6型碳化物+M6C型碳化物的组成相，其中：Co的质量分数为8(wt％)，Cr的质量分数为6(wt％)，Mo的质量分数6(wt％)，C的质量分数为2(wt％)，余量为Fe。
实施例3 一种Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料
所述Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料具有铁素体固溶体+渗碳体+M23C6型碳化物+M6C型碳化物的组成相，其中：Co的质量分数为5(wt％)，Cr的质量分数为6(wt％)，Mo的质量分数6(wt％)，C的质量分数为2(wt％)，余量为Fe。
实施例4 一种Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料的制备方法
实施例1所述的合金材料的制备方法包括如下步骤：
(1)称取7％的铬粉，6％的钼粉，6％的钴粉和2％的石墨，适量的硬脂酸锌，余量为铁粉，混匀，放入球磨机中球磨4h；
(2)将球磨后的粉末在压力机上压制成型，压制压力为300MPa；
(3)将压制成型后的生坯放入卧式真空烧结炉中升温至1050℃保温60分钟，再升温至1240℃保温80分钟、冷却；
(4)将产物放入马弗炉中，在980℃保温30分钟，然后迅速取出淬火，最后进行回火处理，回火后冷至室温。
实施例5 一种Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料的制备方法
采用实施例1的方法制备合金材料，区别在于：
步骤(2)为：依据零件的实际尺寸和形状选择包套，将球磨后的粉末填充入包套中，然后放入热等静压炉中固结，温度为1100℃-1200℃，保温时间3小时，压力为100MPa。
效果验证试验
采用本领域常规检测方法，检测实施例1-3所得的合金材料的硬度为40-45HRC，冲击韧性(U型缺口)为3.0～3.5J/cm2。
磨损量测试方法：将实施例1-3所得合金材料进行高温磨损实验，温度1500℃，试验时间200小时，材料表面磨损深度小于0.15mm。说明其在高温条件下仍具有较好的耐损性能。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料，其特征在于，组成相为铁素体固溶体+渗碳体+M23C6型碳化物+M6C型碳化物；
所述Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料由如下方法制得：
将铬粉、钼粉、钴粉、石墨、硬脂酸锌、铁粉混合，所得混料经球磨、固结成型、热处理后即得；
其中，所述混料通过压制+烧结的方式固结成型，或者通过热等静压方式固结成型；
所述压制+烧结的方式固结成型中，压制压力为200-500MPa；真空烧结过程为：800-1050℃保温20-60分钟，1240-1250℃保温50-120分钟，冷却；
所述热等静压方式固结成型中，温度为1000-1300℃，保温3-4小时，压力为100-200MPa；
所述热处理过程为：将固结成型产物在800-1200℃保温20-60分钟，再淬火、回火处理；
所述Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料中：
Co的质量分数为4～8wt％
Cr的质量分数为2～6wt％
Mo的质量分数2～6wt％
C的质量分数为1～5wt％
余量为Fe。
2.权利要求1所述铁基合金材料的制备方法，其特征在于，将铬粉、钼粉、钴粉、石墨、硬脂酸锌、铁粉混合，所得混料经球磨、固结成型、热处理后即得。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混料可通过压制+烧结的方式固结成型，或者通过热等静压方式固结成型。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述压制+烧结的方式固结成型中，压制压力为200-500MPa。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述压制+烧结的方式固结成型中，真空烧结过程为：800-1050℃保温20-60分钟，1240-1250℃保温50-120分钟，冷却。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述热等静压方式固结成型中，温度为1000-1300℃，保温3-4小时，压力为100-200MPa。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述热处理过程为：将固结成型产物在800-1200℃保温20-60分钟，再淬火、回火处理。
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CN106282835B (zh) * 2016-08-30 2017-12-15 嘉禾县飞恒合金铸造有限公司 二次合金化制备高硬度高强韧性铁基耐磨材料的方法
CN107760961A (zh) * 2017-10-11 2018-03-06 桂林市晟博科技服务有限公司 一种耐高温的合金材料及其制备方法
KR20220073533A (ko) * 2020-11-26 2022-06-03 현대자동차주식회사 자가치유 합금 및 이의 제조방법
CN113564465A (zh) * 2021-07-05 2021-10-29 北京科技大学 一种兼具拉伸和冲击韧性的锻造FeCo合金及制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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