CN106319322A - 一种高耐磨性合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高耐磨性合金材料及其制备方法，涉及机械制造领域。本发明由下述成分按重量百分比配比而成：Fe30％‑40％、Cr10％‑20％、Ni3％‑10％、Mn1％‑4％、碳化物粉料35％‑40％。本发明采用中频雾化炉，将主要材料Fe、Gr、Ni主要成分溶化后加入少量微量元素，最后再加入碳化物粉料，待融化达到沸点均匀后即可制备块状工件。也可以制成粉料以备需要时直接融化制备块状工件，制备粉料则采用水雾法用较大的漏眼，适当喷嘴和水压喷出粉料。本发明利用碳化物粉料提高耐磨性，改变现在机械制造中工件耐磨低的现状；其中Fe、WC(W2C)、Cr、Ni、Mn元素，可大大提高抗弯强度、抗压强度、抗冲击韧性等性能，还可大大降低成本费用，使复杂结构工具具有突破性改观。

Description

一种高耐磨性合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及机械制造领域，具体涉及一种高耐磨性合金材料及其制备方法。

背景技术

在机械制造业中，易磨损工件是影响机器运转和寿命的大难题。在金刚石制品领域，人们把大部分精力放在研究孕镶刀具制造上，研究出许多压制法，预合金粉料，并在使用中取得成效。对那些结构复杂，用无压制法制造的金刚石工具，用粉料研究很少，如：天然表镶钻头、TSP钻头、PDC钻头等，用粉料研究很少，到现在还是使用40年前的老技术，其胎体材料还是使用以铸造碳化钨为主配方，其抗弯、抗压、抗冲击韧性都很低，在地质冶金，煤炭钻孔中常有掉胎块的现象发生，使钻头报废；在石油钻井中也时有掉胎块和裂纹的现象，严重的出现断刀翼掉胎块的大事故，造成井孔报废，给国家造成损失，这些都是胎体性能低劣的重要原因之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高抗弯、抗压、抗冲击韧性的高耐磨性合金材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种高耐磨性合金材料，其特征在于：由下述成分按重量百分比配比而成：Fe30％-40％、Cr10％-20％、Ni3％-10％、Mn1％-4％、碳化物粉料35％-40％。

进一步的技术方案在于，所述碳化物粉料为碳化钨、铸造碳化钨、碳化钛、碳化镍等高耐磨性冶金粉末材料中的一种或多种。

进一步的技术方案在于，其为块状的制备方法包括以下步骤：

(1)、按照上述重量百分比配比原料，

(2)、将步骤(1)备好的Fe、Cr和Ni倒入熔炉内；

(3)、观察步骤(2)填入熔炉中的材料，待全部融化并达到沸点后填入步骤(1)中备好的Mn；

(4)、待步骤(3)熔炉中的材料再次达到沸点后，再填入步骤(1)中备好碳化物粉料；

(5)、待步骤(4)碳化物粉料融化并达到沸点后，根据所需制备工件形状，通过后续工序制作，即得块状成品。

进一步的技术方案还在于，其为粉状的制备方法包括以下步骤：

(1)、按照上述重量百分比配比原料；

(2)、准备中间仓，装上6-12mm的漏眼，调整水喷嘴的角度至14°，并且喷嘴尺寸为1501-1504mm；

(3)、将步骤(1)备好的Fe、Cr和Ni倒入熔炉内；

(4)、观察步骤(3)填入熔炉中的材料，待全部融化并达到沸点后填入步骤(1)备好的Mn；

(5)、待步骤(4)熔炉中的材料再次达到沸点后，再填入步骤(1)备好的碳化物粉料；

(6)、待步骤(5)熔炉中的材料融化并达到沸点后，倒入中间仓；

(7)、利用水喷嘴中水压在0.15-0.3MPa的水流将步骤(6)从中间仓漏眼流出的溶液打成细小粉末状物料；

(8)、将步骤(7)所得的粉末状的物料放入烘烤箱烘干，温度在65-100℃，时间为3-7小时；

(9)、将步骤(8)所得物料按所需粒度进行分筛、装袋、真空处理，即得粉末状成品。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

提高工具的抗弯、抗压和抗冲击韧性，减少工具在使用过程中出现掉胎块、裂纹、和断刀翼现象，提高工具的使用寿命，降低生产成本。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明由下述成分按重量百分比配比而成：Fe30％-40％、Cr10％-20％、Ni3％-10％、Mn1％-4％、碳化物粉料35％-40％。

优选的，所述碳化物粉料为碳化钨、铸造碳化钨、碳化钛、碳化镍等高耐磨性冶金粉末材料中的一种或多种。

优选的，其为块状的制备方法包括以下步骤：

(1)、按照上述重量百分比配比原料；

(2)、将步骤(1)备好的Fe、Cr和Ni倒入熔炉内；

(3)、观察步骤(2)填入熔炉中的材料，待全部融化并达到沸点后填入步骤(1)中备好的Mn；

(4)、待步骤(3)熔炉中的材料再次达到沸点后，再填入步骤(1)中备好碳化物粉料；

(5)、待步骤(4)碳化物粉料融化并达到沸点后，根据所需制备工件形状，通过后续工序制作，即得块状成品。

优选的，其为粉状的制备方法包括以下步骤：

(1)、按照上述重量百分比配比原料；

(2)、准备中间仓，装上6-12mm的漏眼，调整水喷嘴的角度至14°，并且喷嘴尺寸为1501-1504mm；

(3)、将步骤(1)备好的Fe、Cr和Ni倒入熔炉内；

(4)、观察步骤(3)填入熔炉中的材料，待全部融化并达到沸点后填入步骤(1)备好的Mn；

(5)、待步骤(4)熔炉中的材料再次达到沸点后，再填入步骤(1)备好的碳化物粉料；

(6)、待步骤(5)熔炉中的材料融化并达到沸点后，倒入中间仓；

(7)、利用水喷嘴中水压在0.15-0.3MPa的水流将步骤(6)从中间仓漏眼流出的溶液打成细小粉末状物料；

(8)、将步骤(7)所得的粉末状的物料放入烘烤箱烘干，温度在65-100℃，时间为3-7小时；

(9)、将步骤(8)所得物料按所需粒度进行分筛、装袋、真空处理，即得粉末状成品。

本发明选用碳化物粉料为耐磨材料成份，选用Cr作为防腐蚀成份，选用Ni作为一种提高强度成份，选用Mn作为一种提高流动性适当降低温度的成份。利用碳化物粉料提高耐磨性，改变现在机械制造中工件耐磨低的现状；其中Fe、WC(W2C)、Cr、Ni、Mn元素，可大大提高抗弯强度、抗压强度、抗冲击韧性等性能，还可大大降低成本费用，使复杂结构工具具有突破性改观。

本发明采用中频雾化炉，将主要材料Fe、Gr、Ni主要成分溶化后加入少量微量元素，最后再加入碳化物粉料，待融化达到沸点均匀后即可制备块状工件。也可以制成粉料以备需要时直接融化制备块状工件，制备粉料则采用水雾法用较大的漏眼，适当喷嘴和水压喷出粉料。

Claims (4)

1.一种高耐磨性合金材料，其特征在于：由下述成分按重量百分比配比而成：Fe30％-40％、Cr10％-20％、Ni3％-10％、Mn1％-4％、碳化物粉料35％-40％。

2.根据权利要求1所述的一种高耐磨性合金材料，其特征在于：所述碳化物粉料为碳化钨、铸造碳化钨、碳化钛、碳化镍等高耐磨性冶金粉末材料中的一种或多种。

3.根据权利要求所述1-2任一项权利要求所述的一种高耐磨性合金材料，其特征在于：其为块状的制备方法包括以下步骤：

(1)、按照上述重量百分比配比原料；

(2)、将步骤(1)备好的Fe、Cr和Ni倒入熔炉内；

(3)、观察步骤(2)填入熔炉中的材料，待全部融化并达到沸点后填入步骤(1)中备好的Mn；

(4)、待步骤(3)熔炉中的材料再次达到沸点后，再填入步骤(1)中备好碳化物粉料；

(5)、待步骤(4)碳化物粉料融化并达到沸点后，根据所需制备工件形状，通过后续工序制作，即得块状成品。

4.根据权利要求所述1-2任一项权利要求所述的一种高耐磨性合金材料，其特征在于：其为粉状的制备方法包括以下步骤：

(1)、按照上述重量百分比配比原料；

(2)、准备中间仓，装上6-12mm的漏眼，调整水喷嘴的角度至14°，并且喷嘴尺寸为1501-1504mm；

(3)、将步骤(1)备好的Fe、Cr和Ni倒入熔炉内；

(4)、观察步骤(3)填入熔炉中的材料，待全部融化并达到沸点后填入步骤(1)备好的Mn；

(5)、待步骤(4)熔炉中的材料再次达到沸点后，再填入步骤(1)备好的碳化物粉料；

(6)、待步骤(5)熔炉中的材料融化并达到沸点后，倒入中间仓；

(7)、利用水喷嘴中水压在0.15-0.3MPa的水流将步骤(6)从中间仓漏眼流出的溶液打成细小粉末状物料；

(8)、将步骤(7)所得的粉末状的物料放入烘烤箱烘干，温度在65-100℃，时间为3-7小时；

(9)、将步骤(8)所得物料按所需粒度进行分筛、装袋、真空处理，即得粉末状成品。