CN1182269C - 抗高温磨粒磨损堆焊合金材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗高温磨粒磨损堆焊合金材料，其除含有Fe、C外，还含有Cr、Mo、W、Nb、V高温强化元素，合金还引入了元素硼和稀土，具体组成含量(重量%)为：C 1-5、Cr 10-30、Mo 2-12、W 1-8、Nb 2-15、V1-5、B 1-6、稀土0.01-2，余量Fe。本发明可制成堆焊焊条、块状堆焊材料或粉末堆焊材料，在高温条件下，具有很高的硬度和抗分解能力，晶粒细小并且均匀分布，可大幅度提高在高温条件下工作的易损机械零部件的使用寿命。

Description

抗高温磨粒磨损堆焊合金材料
技术领域
本发明涉及一种合金材料，具体地说是一种抗高温磨粒磨损堆焊合金材料。
背景技术
我们知道，在高温条件下工作的易损机械零部件，譬如：用于钢厂烧结生产线单辊破碎机的单辊、齿爪及篦板等的堆焊，必须具备抗高温、耐磨损的性能。学术界将高温与磨损共存的工况划归“复合磨损工况”，条件恶劣而复杂。这就要求堆焊材料具有良好的性能。国外诸如瑞士卡斯托林·厄特蒂公司、德国梅萨公司等大型跨国公司，都有自己应用于高温磨损的堆焊材料品牌，如：卡斯托林公司生产的牌号为6715的堆焊焊条、梅萨公司生产的牌号为GRIDUR65的堆焊焊条。其中卡斯托林公司的6715焊条和梅萨公司的GRIDUR65焊条所用材料成分大致相似，堆焊合金中含有：Cr、Mo、Nb、W、V等高温强化元素，见表1(余量为Fe)，所用材料为高碳高铬堆焊材料。但在国内，迄今为止，还没有可成熟应用的抗高温磨粒磨损堆焊合金材料出现。
                              表1(重量％)
    C     Cr     Mo     W     Nb     V
    5.0-5.5     21-23     7-8     2-6     7-9     2-4
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种具有复杂结构的金属碳硼化合物，在高温条件下，具有很高的硬度和抗分解能力，晶粒细小并且均匀分布，可大幅度提高在高温条件下工作的易损机械零部件的使用寿命的抗高温磨粒磨损堆焊合金材料。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种抗高温磨粒磨损堆焊合金材料，其除含有Fe、C外，还含有Cr、Mo、W、Nb、V高温强化元素，其特征在于合金中还引入了合金元素硼和稀土，具体组成含量(重量％)为：C 1-5、Cr 10-30、Mo 2-12、W 1-8、Nb 2-15、V 1-5、B 1-6、稀土0.01-2，余量Fe。
本发明由于在堆焊合金材料中引入了元素“硼”和“稀土”，对照现有技术，在本发明的堆焊金属中存在大量结构复杂的金属碳硼化合物。这些具有复杂结构的金属碳硼化合物，在高温条件下，具有很高的硬度和和抗磨粒磨损性能及抗分解能力，同时，硼元素在堆焊金属中强化晶界，亦对高温性能有较大贡献；稀土在堆焊金属结晶过程中起孕育作用，使堆焊金属晶粒，特别是金属碳硼化合物晶粒细小并且均匀分布。这种新型耐磨材料适用于高温条件下的强磨粒磨损工况，可大幅度提高在高温条件下工作的易损机械零部件的使用寿命。其可制成堆焊焊条、块状堆焊材料或粉末堆焊材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述：
本发明一种抗高温磨粒磨损堆焊合金材料，其含有Fe、C和Cr、Mo、W、Nb、V高温强化元素，合金还引入了元素硼和稀土元素，具体组成含量(重量％)为：C 1-5、Cr 10-30、Mo 2-12、W 1-8、Nb 2-15、V 1-5、B 1-6、稀土0.01-2，余量Fe。本发明稀土可选用铈Ce、镨Pr、钇Y等的化合物或合金。本发明材料其最佳组成组成含量(重量％)为：C 3.0-5、Cr 20-25、Mo 6-11、W 2-6、Nb 7-10、V 2.5-4、B 2-5、稀土铈Ce化合物0.1-1.5，余量为Fe。本发明材料具有很好的抗高温磨粒磨损性能，其能够实现较高的高温硬度和耐磨性的原因是：
(1)堆焊金属中存在大量的高温强化元素：Cr、Mo、W、Nb、V等。这些元素与碳的亲和力较大，易于形成金属碳化物，并且这些碳化物高温稳定性好，不易分解。
(2)在堆焊金属中引入了合金元素“硼”。硼与碳一样与Cr、Mo、W、Nb、V等的亲和力较大，易于形成金属硼化物。事实上，本发明堆焊金属中存在的金属化合物既非碳化物亦非硼化物，而是结构复杂的金属碳硼化合物。这些具有复杂结构的金属碳硼化合物比其相应的金属碳化物具有更高的硬度和抗高温分解能力。同时，硼元素在堆焊金属中强化晶界，亦对高温性能有较大贡献。
(3)在堆焊金属中引入了“稀土”。稀土在堆焊金属结晶过程中起孕育作用，使堆焊金属晶粒，特别是金属碳硼化合物晶粒细小并且均匀分布。
本发明可制成堆焊焊条、块状堆焊材料或粉末堆焊材料。可用于钢厂烧结生产线单辊破碎机单辊及齿爪的堆焊。
实施例1、一种抗高温磨粒磨损堆焊合金材料，其含有Fe、C和Cr、Mo、W、Nb、V高温强化元素，合金还引入了元素硼和稀土元素，具体组成含量(重量％)为：C 5、Cr 25、Mo 11、W 6、Nb 10、V 4、B 5、稀土铈Ce化合物1.5，余量为Fe。本发明材料具有很好的抗高温磨粒磨损性能。用该材料制成的试件和用6715、GRIUR65制成的试件同机做高温硬度实验，所得数据见表2：
                          表2
  实验材料   常温20℃(HRC)  400℃(HV)  600℃(HV)  800℃(HV)
  6715     65     591     455     197
  GRIDUR65     65     602     436     181
 本发明材料     66     788     633     564
实施例2、一种抗高温磨粒磨损堆焊合金材料，其含有Fe、C和Cr、Mo、W、Nb、V高温强化元素，合金还引入了元素硼和稀土元素，具体组成含量(重量％)为：C 3、Cr 18、Mo 8、W 5、Nb 7、V 2.5、B 1.9、稀土铈Ce化合物0.2，余量为Fe。本发明材料具有很好的抗高温磨粒磨损性能。用该材料制成的试件和用6715、GRIUR65制成的试件同机做高温硬度实验，所得数据见表3：
                          表3
  实验材料  常温20℃(HRC)  400℃(HV)  600℃(HV)  800℃(HV)
  6715     65     591     455     197
  GRIDUR65     65     602     436     181
 本发明材料     66     770     625     520
实施例3、一种抗高温磨粒磨损堆焊合金材料，其含有Fe、C和Cr、Mo、W、Nb、V高温强化元素，合金还引入了元素硼和稀土元素，具体组成含量(重量％)为：C 4、Cr 12、Mo 3、W 3.5、Nb 5.5、V 1.6、B 1、稀土钇合金0.5，余量为Fe。本发明材料具有很好的抗高温磨粒磨损性能。用该材料制成的试件和用6715、GRIUR65制成的试件同机做高温硬度实验，所得数据见表4：
                           表4
  实验材料   常温20℃(HRC)  400℃(HV)  600℃(HV)  800℃(HV)
  6715     65     591     455     197
  GRIDUR65     65     602     436     181
  本发明材料     65     680     560     481

Claims (2)

1、一种抗高温磨粒磨损堆焊合金材料，其除含有Fe、C外，还含有Cr、Mo、W、Nb、V高温强化元素，其特征在于合金还引入了元素硼和稀土元素，具体组成含量(重量％)为：C 1-5、Cr 10-30、Mo 2-12、W 1-8、Nb 2-15、V 1-5、B 1-6、稀土 0.01-2，余量 Fc。
2、按权利要求1所述的抗高温磨粒磨损堆焊合金材料，其特征在于其组成含量(重量％)为：C 3-5、Cr 20-25、Mo 6-11、W 2-6、Nb  7-10、V2.5-4、B 2-5、稀土铈Ce化合物0.1-1.5，余量为Fe。
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