CN107937833A - 一种抗冲击低磨耗耐磨材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗冲击低磨耗耐磨材料,其原料包括以下成分:C、Mg、B、Si、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Y、Sr、Nb、Mo、La、Ce、Nd、Gd,其余为Fe及不可避免的杂质。本发明提出的一种抗冲击低磨耗耐磨材料,通过优化配比,得到的耐磨材料抗冲击性能好,磨耗低,使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨材料技术领域,尤其涉及一种抗冲击低磨耗耐磨材料。
背景技术
耐磨材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料,是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料,同时也对改造某些传统产业具有十分重要的作用。目前,耐磨材料存在成分不合理,导致耐磨材料磨耗高,抗冲击性能差,限制了耐磨材料的发展。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种抗冲击低磨耗耐磨材料,通过优化配比,得到的耐磨材料抗冲击性能好,磨耗低,使用寿命长。
本发明提出了一种抗冲击低磨耗耐磨材料,其原料按质量百分数包括以下成分:C:0.12-0.28%、Mg:0.04-0.12%、B:0.1-0.25%、Si:0.2-0.5%、Sc:0.15-0.3%、Ti:0.15-0.4%、V:0.12-0.25%、Cr:13.2-15.8%、Mn:0.3-0.55%、Co:0.1-0.2%、Ni:0.25-0.4%、Cu:0.1-0.2%、Y:0.05-0.12%、Sr:0.05-0.1%、Nb:0.1-0.2%、Mo:0.1-0.25%、La:0.1-0.2%、Ce:0.25-0.4%、Nd:0.1-0.2%、Gd:0.1-0.2%,其余为Fe及不可避免的杂质。
具体实施方式中,C的质量百分数还可以为0.14%、0.16%、0.18%、0.2%、0.24%、0.26%,Mg的质量百分数还可以为0.05%、0.06%、0.08%、0.1%、0.11%,B的质量百分数还可以为0.12%、0.15%、0.18%、0.2%、0.22%、0.24%,Si的质量百分数还可以为0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%,Sc的质量百分数还可以为0.18%、0.2%、0.22%、0.25%、%、0.28%,Ti的质量百分数还可以为0.2%、0.25%、0.3%、0.35%,V的质量百分数还可以为0.15%、0.18%、0.2%、0.22%、0.24%,Cr的质量百分数还可以为13.5%、13.8%、14.2%、14.5%、14.8%、15.2%,Mn的质量百分数还可以为0.34%、0.38%、0.42%、0.45%、0.48%、0.52%,Co的质量百分数还可以为0.12%、0.14%、0.15%、0.16%、0.18%,Ni的质量百分数还可以为0.28%、0.32%、0.35%、0.38%,Cu的质量百分数还可以为0.12%、0.14%、0.15%、0.16%、0.18%,Y的质量百分数还可以为0.06%、0.07%、0.08%、0.1%、0.11%,Sr的质量百分数还可以为0.06%、0.07%、0.08%、0.09%,Nb的质量百分数还可以为0.12%、0.14%、0.15%、0.16%、0.18%,Mo的质量百分数还可以为0.12%、0.15%、0.18%、0.2%、0.22%、0.24%,La的质量百分数还可以为0.12%、0.14%、0.15%、0.16%、0.18%,Ce的质量百分数还可以为0.28%、0.3%、0.32%、0.35%、0.38%,Nd的质量百分数还可以为0.12%、0.14%、0.15%、0.16%、0.18%,Gd的质量百分数还可以为0.12%、0.14%、0.15%、0.16%、0.18%,其余为Fe及不可避免的杂质。
优选地,其原料按质量百分数包括以下成分:C:0.15-0.25%、Mg:0.06-0.1%、B:0.15-0.2%、Si:0.25-0.45%、Sc:0.2-0.25%、Ti:0.2-0.35%、V:0.15-0.22%、Cr:13.5-15.2%、Mn:0.35-0.5%、Co:0.12-0.18%、Ni:0.3-0.35%、Cu:0.12-0.18%、Y:0.06-0.1%、Sr:0.06-0.08%、Nb:0.12-0.18%、Mo:0.15-0.2%、La:0.12-0.18%、Ce:0.3-0.35%、Nd:0.12-0.18%、Gd:0.12-0.18%,其余为Fe及不可避免的杂质。
优选地,La、Ce、Nd、Gd之间的质量分数满足以下关系式:0.7%≤wLa+wCe+wNd+wGd≤0.85%,其中,wLa、wCe、wNd、wGd分别为La、Ce、Nd、Gd的质量分数。
优选地,B、Si、Ti、Mn之间的质量分数满足以下关系式:1%≤wB+wSi+wTi+wMn≤1.4%,其中,wB、wSi、wTi、wMn分别为B、Si、Ti、Mn的质量分数。
优选地,C、B、Ti之间的质量分数满足以下关系式:wC=wB+wTi-k,其中,k取0.12%~0.2%,wC、wB、wTi分别C、B、Ti的质量分数。
本发明采用常规制备工艺制得。
本发明中通过降低C含量,同时优化Cr、Ni、Mn、Cu、V的含量,为本发明制品具有良好的耐磨性、韧性、强度、硬度和抗蠕变性奠定了基础;通过选择并控制B、Si、Ti、Mn的含量,并优化C、Si、V、Mo的含量在1%≤wB+wSi+wTi+wMn≤1.4%范围内,B、Si、Ti、Mn相互配合,具有良好的协同作用,有效脱除氧气、氢气,并对氮气具有良好的固定作用,有效净化晶界,改善本发明制品组织结构,同时抑制先共析铁素体形成,促进针状铁素体的形成,使本发明制品内部组织紧密,具有位错强化效果,有效提高本发明制品耐磨性、抗蠕变性、强度、冲击韧性等力学性能;再通过增加稀土元素La、Ce、Nd、Gd在本发明制品中的含量,有效净化组织结构,减少非金属夹杂,细化晶粒,使本发明制品组织致密,进一步提高本发明制品冲击韧性与耐温性,改善本发明制品各向异性性能,综合改善本发明制品性能,有效延长本发明制品使用寿命;通过控制C、B、Ti在本发明制品的含量,使其满足wC=wB+wTi-k的函数关系,C、B、Ti三者配合,具有协同作用,具有良好的脱氧脱氢效果,生成的强碳化物弥散分布在本发明制品中,提高形核率,有效细化组织晶粒,改善组织结构,提高本发明制品硬度、强度、韧性、耐磨性、抗冲击性等性能。本发明提出的一种抗冲击低磨耗耐磨材料,通过优化配比,得到的耐磨材料抗冲击性能好,磨耗低,使用寿命长。
将本发明抗冲击低磨耗耐磨材料制成耐磨球,对其性能进行测试测试,测试结果如下:冲击韧性≥13.6J/cm2,平均球耗为30~40g/t,破碎率为0.02~0.032%,寿命约为普通耐磨球的8-10倍。
具体实施方式
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种抗冲击低磨耗耐磨材料,其按质量分数包括以下成分:C:0.12%、Mg:0.12%、B:0.1%、Si:0.5%、Sc:0.3%、Ti:0.15%、V:0.12%、Cr:13.2%、Mn:0.55%、Co:0.1%、Ni:0.25%、Cu:0.1%、Y:0.12%、Sr:0.05%、Nb:0.1%、Mo:0.1%、La:0.1%、Ce:0.25%、Nd:0.2%、Gd:0.1%,其余为Fe及不可避免的杂质。
实施例2
本发明提出的一种抗冲击低磨耗耐磨材料,其按质量分数包括以下成分:C:0.28%、Mg:0.04%、B:0.25%、Si:0.2%、Sc:0.15%、Ti:0.4%、V:0.25%、Cr:15.8%、Mn:0.3%、Co:0.2%、Ni:0.4%、Cu:0.2%、Y:0.05%、Sr:0.1%、Nb:0.2%、Mo:0.25%、La:0.2%、Ce:0.4%、Nd:0.1%、Gd:0.2%,其余为Fe及不可避免的杂质。
实施例3
本发明提出的一种抗冲击低磨耗耐磨材料,其按质量分数包括以下成分:C:0.2%、Mg:0.08%、B:0.18%、Si:0.35%、Sc:0.22%、Ti:0.28、V:0.18%、Cr:14.8%、Mn:0.42%、Co:0.16%、Ni:0.32%、Cu:0.15%、Y:0.09%、Sr:0.08%、Nb:0.14%、Mo:0.18%、La:0.15%、Ce:0.32%、Nd:0.15%、Gd:0.16%,其余为Fe及不可避免的杂质。
实施例4
本发明提出的一种抗冲击低磨耗耐磨材料,其按质量分数包括以下成分:C:0.15%、Mg:0.06%、B:0.14%、Si:0.25%、Sc:0.18%、Ti:0.2%、V:0.14%、Cr:13.8%、Mn:0.35%、Co:0.12%、Ni:0.3%、Cu:0.12%、Y:0.08%、Sr:0.08%、Nb:0.12%、Mo:0.15%、La:0.13%、Ce:0.3%、Nd:0.13%、Gd:0.12%,其余为Fe及不可避免的杂质。
实施例5
本发明提出的一种抗冲击低磨耗耐磨材料,其按质量分数包括以下成分:C:0.25%、Mg:0.1%、B:0.22%、Si:0.42%、Sc:0.26%、Ti:0.35%、V:0.22%、Cr:15.5%、Mn:0.5%、Co:0.18%、Ni:0.35%、Cu:0.18%、Y:0.1%、Sr:0.08%、Nb:0.18%、Mo:0.2%、La:0.18%、Ce:0.35%、Nd:0.18%、Gd:0.17%,其余为Fe及不可避免的杂质。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种抗冲击低磨耗耐磨材料,其特征在于,其原料按质量百分数包括以下成分:C:0.12-0.28%、Mg:0.04-0.12%、B:0.1-0.25%、Si:0.2-0.5%、Sc:0.15-0.3%、Ti:0.15-0.4%、V:0.12-0.25%、Cr:13.2-15.8%、Mn:0.3-0.55%、Co:0.1-0.2%、Ni:0.25-0.4%、Cu:0.1-0.2%、Y:0.05-0.12%、Sr:0.05-0.1%、Nb:0.1-0.2%、Mo:0.1-0.25%、La:0.1-0.2%、Ce:0.25-0.4%、Nd:0.1-0.2%、Gd:0.1-0.2%,其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述抗冲击低磨耗耐磨材料,其特征在于,其原料按质量百分数包括以下成分:C:0.15-0.25%、Mg:0.06-0.1%、B:0.15-0.2%、Si:0.25-0.45%、Sc:0.2-0.25%、Ti:0.2-0.35%、V:0.15-0.22%、Cr:13.5-15.2%、Mn:0.35-0.5%、Co:0.12-0.18%、Ni:0.3-0.35%、Cu:0.12-0.18%、Y:0.06-0.1%、Sr:0.06-0.08%、Nb:0.12-0.18%、Mo:0.15-0.2%、La:0.12-0.18%、Ce:0.3-0.35%、Nd:0.12-0.18%、Gd:0.12-0.18%,其余为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述抗冲击低磨耗耐磨材料,其特征在于,La、Ce、Nd、Gd之间的质量分数满足以下关系式:0.7%≤wLa+wCe+wNd+wGd≤0.85%,其中,wLa、wCe、wNd、wGd分别为La、Ce、Nd、Gd的质量分数。
4.根据权利要求1或2所述抗冲击低磨耗耐磨材料,其特征在于,B、Si、Ti、Mn之间的质量分数满足以下关系式:1%≤wB+wSi+wTi+wMn≤1.4%,其中,wB、wSi、wTi、wMn分别为B、Si、Ti、Mn的质量分数。
5.根据权利要求1或2所述抗冲击低磨耗耐磨材料,其特征在于,C、B、Ti之间的质量分数满足以下关系式:wC=wB+wTi-k,其中,k取0.12%~0.2%,wC、wB、wTi分别C、B、Ti的质量分数。
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