CN105112791A - 一种新型金属材料及其制备方法 - Google Patents

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CN105112791A CN201510604559.XA CN201510604559A CN105112791A CN 105112791 A CN105112791 A CN 105112791A CN 201510604559 A CN201510604559 A CN 201510604559A CN 105112791 A CN105112791 A CN 105112791A
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Abstract

本发明提供了一种新型金属材料及其制备方法，所述金属材料按重量百分含量包括如下组分：C1.6-2.6％，Si0.2-0.8％，Mn0.3-1.2％，Cr12-23％，Sc0.8-2.3％，Al0.7-1.5％，Ti0.1-0.8％，Bi0.4-1.0％，Ce1.0-1.5％，其余为Fe。所述金属材料具有优异的机械性能、耐磨性、耐蚀性、耐寒性、耐热性和流动性，其硬度可达HV670，强度可达635MPa，并且具有优异的韧性、塑性、刚度和耐磨性，另外所述金属材料的质地紧密，品质好，可广泛用于金属材料领域。

Description

一种新型金属材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种新型金属材料及其制备方法。
背景技术
目前的金属材料中合金金属材料运用的更为广泛，一般的金属材料中基本上是由C、Si、Fe等元素组成。这些金属材料可以满足一般工业需求，但是在一些对金属材料的性能要求较高的领域而言，常规的金属材料还远远无法满足需求。我国的稀土资源位居世界前沿,稀土元素由于其自身特有的性能，将其渗入到钢铁中能够很好的提高钢铁的性能，因此，目前稀土在冶金工业方面的研究开始比较深入。但是，稀土元素一般价格比较昂贵，其加入的量及与那些组分组合都还是一个需要进一步研究的目标。
CN104178703A公开了一种新型金属材料，其各个组成部分所占百分比为：C：0.2-2.4％，Si:0.3-1.3％，Mn:0.9-2.0％，Ni：1.0-10％，Cr：15-25％，Cu：0.8-2.3％，Al:0.1-1.0％，Ti:0.1-0.8％，Sn:0.8％-1.5％；稀土元素中的Ce、La中的至少一种：0.6-1.7％，其余为Fe。但是该金属材料的性能还不能满足实际的需要。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种金属材料及其制备方法，所述金属材料具有优异的机械性能、耐磨性、耐蚀性、耐寒性、耐热性和流动性，并且质地紧密，品质高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种新型金属材料，所述金属材料按重量百分含量包括如下组分：
所述金属材料中，C的重量百分含量为1.6-2.6％，如1.7％、1.8％、2.0％、2.2％、2.4％或2.5％等；Si的重量百分含量为0.2-0.8％，如0.3％、0.5％、0.6％或0.7％等；Mn的重量百分含量为0.3-1.2％，如0.5％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％或1.1％等；Cr的重量百分含量为12-23％，如13％、15％、16％、17％、18％、19％或22％等；Sc的重量百分含量为0.8-2.3％，如0.9％、1.0％、1.2％、1.3％、1.5％、1.7％、1.9％或2.1％等；Al的重量百分含量为0.7-1.5％，如0.8％、0.9％、1.0％、1.2％、1.3％或1.4％等；Ti的重量百分含量为0.1-0.8％，如0.2％、0.3％、0.5％、0.6％或0.7％等；Bi的重量百分含量为0.4-1.0％，如0.5％、0.6％、0.8％或0.9％等；Ce的重量百分含量为1.0-1.5％，如1.1％、1.2％、1.3％或1.4％等，其余为Fe。
本发明提供的新型金属材料中的Bi提高了材料的抗拉强度和硬度，减小了金属材料晶粒的平均尺寸，起到一定细化晶粒的作用；
Sc在所述金属材料中起到变质剂的作用，从而使金属材料的晶粒细化，钪的加入能够提高所述金属材料的力学性能、焊接性能和耐蚀性能；
Mn可以提高材料的韧性、强度、硬度和耐磨性、淬透性，改善金属材料的热加工性能；
Cr可以提高金属材料的强度、硬度和耐磨性；
Cu可以增强金属材料的韧性，同时还可以降低成型加工时的有效压力，并且比较廉价；
Al可以减轻金属材料的重量，并增加硬度和强度；
Ti可以起到细化金属材料的铸造组织和焊缝组织的作用；
本发明中尽管没有加入S、P，但是原材料中也会带入S、P，这两种元素属于有害物质，而稀土金属Ce由于其高活泼性，能够脱去金属液中的S、P等有害物质，起到净化金属液的作用，控制硫化物及其他化合物形态，起到变质、细化晶粒和强化作用，同时还可以显著的提高金属材料的韧性、耐磨性、抗腐蚀性，并且还能改善金属材料的焊接能力和低温性能，因此本发明中加入了适量的稀土元素Ce。
作为优选的技术方案，所述金属材料按重量百分含量包括如下组分：
作为优选的技术方案，所述金属材料按重量百分含量包括如下组分：
作为优选的技术方案，所述金属材料按重量百分含量包括如下组分：
另一方面，本发明提供了一种如上所述的新型金属材料的制备方法，所述制备方法为：将配方量的各组分投入熔炼炉子中加热熔化后进行浇注，冷却，放入保温箱内冷却至室温，最后进行回火处理，即得到金属材料。
所述加热熔化的温度为1570-1600℃，优选为1595℃。
所述冷却的温度为920-950℃，优选为935℃。
所述回火处理的温度为400-430℃，优选为415℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的金属材料中各元素相互配合、协同发挥作用，具有优异的机械性能、耐磨性、耐蚀性、耐寒性、耐热性和流动性，其硬度可达HV670，强度可达635MPa，并且具有优异的韧性、塑性、刚度和耐磨性，另外所述金属材料质地紧密，品质高。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1：
一种新型金属材料按重量百分含量包括如下组分：
C1.6％，Si0.2％，Mn0.3％，Cr12％，Sc0.8％，Al0.7％，Ti0.1％，Bi0.4％，Ce1.0％，其余为Fe。
所述金属材料的制备方法为：按将配方量各组分投入中熔炼炉子中加热熔化，熔化后在1570-1600℃下进行浇注，冷却至920-950℃后放入保温箱内冷却至室温，最后在400℃～430℃进行回火处理。
实施例2：
一种新型金属材料按重量百分含量包括如下组分：
C2.6％，Si0.8％，Mn1.2％，Cr23％，Sc2.3％，Al1.5％，Ti0.8％，Bi1.0％，Ce1.5％，其余为Fe。
所述金属材料的制备方法与实施例1相同。
实施例3
C2.1％，Si0.5％，Mn0.8％，Cr16％，Sc1.7％，Al1.0％，Ti0.6％，Bi0.5％，Ce1.3％，其余为Fe。
所述金属材料的制备方法与实施例1相同。
实施例4
C1.8％，Si0.5％，Mn0.9％，Cr19％，Sc1.9％，Al1.2％，Ti0.3％，Bi0.5％，Ce1.0％，其余为Fe。
所述金属材料的制备方法与实施例1相同。
对比例1-2
所述对比例1-2为CN104178703A中的实施例1和2。
对比例3
除不含有Bi外，其余与实施例3相同。
对比例4
除不含有Sc外，其余与实施例3相同。
对比例5
除将Ce替换为La外，其余与实施例3相同。
对实施例1-4及对比例1-5得到的金属材料进行性能测试，测试结果如表1所示：
表1
硬度 强度 韧性 塑性 刚度 耐磨性
实施例1 HV600 620MPa 优异 优异 优异 95％
实施例2 HV635 600MPa 较好 优异 优异 93％
实施例3 HV650 630MPa 较好 优异 优异 96％
实施例4 HV670 635MPa 优异 较好 优异 97％
对比例1 HV500-550 390-460MPa 较好 较好 较好 90％
对比例2 HV500-550 390-460MPa 较好 较好 较好 90％
对比例3 HV580 500MPa 优异 较好 较好 90％
对比例4 HV560 520MPa 较好 优异 较好 90％
对比例5 HV596 480MPa 较好 较好 优异 90％
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种新型金属材料，其特征在于：所述金属材料按重量百分含量包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的一种新型金属材料，其特征在于：所述金属材料按重量百分含量包括如下组分：
3.根据权利要求1或2所述的一种新型金属材料，其特征在于：所述金属材料按重量百分含量包括如下组分：
4.根据权利要求1-3之一所述的一种新型金属材料，其特征在于：所述金属材料按重量百分含量包括如下组分：
5.根据权利要求1-4之一所述的一种新型金属材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法为：将配方量的各组分投入熔炼炉子中加热熔化后进行浇注，冷却，放入保温箱内冷却至室温，最后进行回火处理，即得到金属材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述加热熔化的温度为1570-1600℃，优选为1595℃。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于：所述冷却的温度为920-950℃，优选为935℃。
8.根据权利要求5-7之一所述的制备方法，其特征在于：所述回火处理的温度为400-430℃，优选为415℃。
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