專利名稱：一種高抗磨稀土鈦合金材料及其熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦合金材料，尤其是涉及一種高抗磨稀土鈦合金材料及其熱處理 方法，屬于金屬耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磨損是工件失效的主要形式之一，會造成能源和原材料的大量消耗，據(jù)不完全統(tǒng) 計，能源的1/3 1/2消耗于各種生產(chǎn)過程的摩擦與磨損。冶金、電力、水泥、礦山等行業(yè)廣 泛使用各種耐磨件，因其磨損條件惡劣，對耐磨材料的要求提出了很大的考驗。目前采礦、 冶金、水泥、電力等行業(yè)中耐磨件的材質(zhì)大都采用普通高錳鋼或中低合金鋼，其具有較高的 沖擊韌性，但其硬度較低，耐磨性能并不是太好，耐磨件的使用壽命偏低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種高抗磨稀土鈦合金材料及其熱處理方 法，能夠有效地解決目前采礦、冶金、水泥、電力等行業(yè)中耐磨件耐磨性能差，使用壽命偏低 的問題。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種高抗磨稀土鈦合金材料，其特點是所述鈦合金材料各合金元素重量百分比 構(gòu)成如下c 0. 35 0. 5%、Cr 4. 5 5. 5%,Ni 0. 3 0. 8%,MoO. 3 0. 8%、Ti 0. 2 0. 5%, Si 0.5 1.0%、Mn 0. 6 1. 2%、P 彡 0. 035%、S 彡 0. 035%、Y 0.3 0.5%、Fe 余量，各組分重量百分比之和為100%。本發(fā)明的設(shè)計依據(jù)如下碳(C)碳是合金中的主要元素，碳在金屬組織中擴大Y相區(qū)，降低Ms點，提高淬 透性，含碳量增加，材料硬度和強度會提高，但塑性和沖擊韌性降低，含碳量降低，韌性會增 加，但耐磨性能會不夠，為了獲得一定的沖擊韌性又具有足夠的硬度和強度，選擇C含量為 0. 35 0. 5%。鉻(Cr)鉻是本合金材料的主要元素，它能固溶于鐵素體中產(chǎn)生固溶強化效應(yīng)， 且鉻具有較高的回火抗力，使厚截面硬度均勻，與Si和Mn合理搭配可大幅度提高淬透性和 耐磨性，選擇Cr含量為4. 5 5. 5 %。鎳(Ni)加入鎳元素可提高合金的穩(wěn)定性、韌性和淬透性，鎳與鉬、鉻等元素共同 作用，使得合金對溫度的敏感性減少，也具有一定的耐蝕性，選擇Ni含量為0. 3 0. 8%。鉬(Mo)加入少量的鉬元素能提高合金的淬透性，提高合金的抗晶間腐蝕能力， 也有一定的耐磨性能，選擇Mo含量為0. 3 0. 8%。鈦(Ti)鈦元素能細化晶粒，消除柱狀晶，提高合金材質(zhì)的力學性能和耐磨性，選 擇Ti含量為0.2 0.5%。錳(Mn)錳能提高淬透性，但Mn是過熱敏感元素，加熱溫度高會引起晶粒粗大，增 加回火脆性，增加殘余奧氏體量，對耐磨性能不利，選擇Mn含量為0. 6 1. 2%。
硅(Si)硅固溶在鐵素體中提高鋼的屈服強度、屈服比和硬度，當硅含量< 1. 0% 時不會降低韌性，但當硅含量> 1.5%時，韌性會降低，會增加回火脆性，選擇Si含量為 0. 5 1. 0%。磷(P):磷是合金中不能除盡得有害雜質(zhì)，易引起冷脆，故應(yīng)嚴格控制P含量 彡 0. 035%。硫(S):硫是合金中不能除盡得有害雜質(zhì)，易引起熱脆，故應(yīng)嚴格控制S含量 彡 0. 035%。釔(Y)稀土元素釔加入合金中能起到精煉、脫硫，中和低熔點有害雜質(zhì)的作用， 與Ti和Si合理搭配可細化和鈍化晶體中粗大顆粒，合金的微觀組織也更加均勻，能夠大幅 提高合金的硬度，增加耐磨性能，選擇Y含量為0. 3 0. 5%。本發(fā)明一種高抗磨稀土鈦合金材料，其熱處理方法包括以下工藝過程(1)正火將工件勻稱裝爐，勻速升溫2小時至550°C 士20°C，保溫2小時，然后升 溫至750°C 士 20 V，保溫2. 5小時，然后再升溫至960 V 士 20°C，保溫3小時出爐空冷，通過 上述正火處理可以改善材料的切削性能，消除內(nèi)應(yīng)力；(2)淬火將正火后的工件勻稱裝爐，勻速升溫2小時至430°C 士20°C，保溫2小 時，然后升溫到630°C 士20°C，保溫2小時，然后升溫至960°C 士20°C，保溫3小時，然后將 工件調(diào)出在水池中快速冷卻3分鐘，再將工件調(diào)至油池中冷卻5分鐘，待工件冷卻溫度至 IOO0C 士 10°C時吊出散開，待其自然冷卻，通過上述淬火處理可以增加合金硬度，提高其耐 磨性能；(3)回火將淬火后的工件勻稱裝爐，勻速升溫至360°C 士20°C，保溫6小時后隨 爐冷卻，通過上述回火處理可以降低合金的脆性，提高其沖擊韌性。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明一種高抗磨稀土鈦合金材料具有硬度高，耐磨性能好的優(yōu)點，能夠有效提 高耐磨件的使用壽命。
具體實施例方式一種高抗磨稀土鈦合金材料，所述鈦合金材料各合金元素重量百分比構(gòu)成如下 C 0.35 0.5%、Cr 4.5 5.5%、Ni 0.3 0.8%、Mo 0. 3 0. 8%、TiO. 2 0. 5%、Si 0. 5 1. 0%, Mn 0. 6 1. 2%, P 彡 0. 035%, S 彡 0. 035%, Y0. 3 0. 5%, Fe 余量，各組 分重量百分比之和為100%。其熱處理方法包括以下工藝過程(1)正火將工件勻稱裝爐，勻速升溫2小時至550°C 士20°C，保溫2小時，然后升 溫至750°C 士20°C，保溫2. 5小時，然后再升溫至960°C 士20°C，保溫3小時出爐空冷；(2)淬火將正火后的工件勻稱裝爐，勻速升溫2小時至430°C 士20°C，保溫2小 時，然后升溫到630°C 士20°C，保溫2小時，然后升溫至960°C 士20°C，保溫3小時，然后將 工件調(diào)出在水池中快速冷卻3分鐘，再將工件調(diào)至油池中冷卻5分鐘，待工件冷卻溫度至 IOO0C 士 10°C時吊出散開，待其自然冷卻；(3)回火將淬火后的工件勻稱裝爐，勻速升溫至360°C 士20°C，保溫6小時后隨 爐冷卻。
權(quán)利要求
1.一種高抗磨稀土鈦合金材料，其特征在于所述鈦合金材料各合金元素重量百分比 構(gòu)成如下c 0. 35 0. 5%、Cr 4. 5 5. 5%,Ni 0. 3 0. 8%,MoO. 3 0. 8%、Ti 0. 2 0. 5%, Si 0. 5 1. 0%、Mn 0. 6 1. 2%、P 彡 0. 035%、S 彡 0. 035%、Y 0. 3 0. 5%、Fe 余量，各組分重量百分比之和為100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗磨稀土鈦合金材料的熱處理方法，其特征在于所 述方法包括以下工藝過程(1)正火將工件勻稱裝爐，勻速升溫2小時至550°C士20°C，保溫2小時，然后升溫至 7500C 士20°C，保溫2. 5小時，然后再升溫至960°C 士20°C，保溫3小時出爐空冷；(2)淬火將正火后的工件勻稱裝爐，勻速升溫2小時至430°C士20°C，保溫2小時， 然后升溫到630°C 士20°C，保溫2小時，然后升溫至960°C 士20°C，保溫3小時，然后將工 件調(diào)出在水池中快速冷卻3分鐘，再將工件調(diào)至油池中冷卻5分鐘，待工件冷卻溫度至 IOO0C 士 10°C時吊出散開，待其自然冷卻；(3)回火將淬火后的工件勻稱裝爐，勻速升溫至360°C士20°C，保溫6小時后隨爐冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鈦合金材料，尤其是涉及一種高抗磨稀土鈦合金材料及其熱處理方法，屬于金屬耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域。所述鈦合金材料各合金元素重量百分比構(gòu)成如下C 0.35～0.5％、Cr 4.5～5.5％、Ni 0.3～0.8％、Mo0.3～0.8％、Ti 0.2～0.5％、Si 0.5～1.0％、Mn 0.6～1.2％、P≤0.035％、S≤0.035％、Y 0.3～0.5％、Fe余量，各組分重量百分比之和為100％，其熱處理方法包括以下工藝過程(1)正火；(2)淬火；(3)回火。本發(fā)明一種高抗磨稀土鈦合金材料具有硬度高，耐磨性能好的優(yōu)點，能夠有效提高耐磨件的使用壽命。
文檔編號C21D1/18GK102071365SQ20111002839
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者曹志春 申請人:曹志春