一種原位合成硼碳化物顆粒增強(qiáng)鋼基抗磨的復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種原位合成硼碳化物顆粒增強(qiáng)鋼基抗 磨復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼基材料具有熔煉工藝簡便、生產(chǎn)成本低廉等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、建 材、電力等行業(yè)。但是，單一鋼基材料硬度低，耐磨性差，使用壽命短。在鋼基材料中，添加 高硬度顆粒，是改善鋼基材料耐磨性的有效途徑。
[0003] 中國發(fā)明專利CN 103591014公開了一種耐磨切割環(huán)，包括：基體和在基體的外部 設(shè)置的耐磨體，耐磨體的材料為鋼基耐磨復(fù)合材料；其中，在基體上離心澆鑄鋼基耐磨復(fù)合 材料并進(jìn)行機(jī)加工處理，形成耐磨體。該發(fā)明的耐磨切割環(huán)，可以有效地提升切割環(huán)強(qiáng)度、 硬度及耐磨性能，采用離心鑄造工藝可以使得制備的構(gòu)件組織細(xì)化，提高構(gòu)件的強(qiáng)度、硬度 以及塑性，并且可以使得顯微缺陷減少，致密度增加，并能夠降低切割環(huán)的生產(chǎn)成本。
[0004] 中國發(fā)明專利CN 1995457還公開了一種等離子束表面冶金鋼基耐磨復(fù)合材料的 方法，它包括以下步驟：將鋼基零件的表面冶金部位置于轉(zhuǎn)移弧等離子炬下方，在炬上方的 料桶內(nèi)裝入鐵基、鎳基、或鈷基等粉末，根據(jù)冶金厚度調(diào)整好送粉量；啟動點(diǎn)火和工作程序， 等離子炬引燃轉(zhuǎn)移型壓縮氬弧等離子束，在氬氣的保護(hù)下在鋼材表面瞬間形成熔池，同時(shí) 粉末開關(guān)開啟，向熔池中送入粉末；一個(gè)部位復(fù)合完成后熄弧，送粉開關(guān)同步停止送粉，等 待下一個(gè)部位。優(yōu)點(diǎn)是由于直接在鋼基表面冶金，所以可在鋼基零件的所需部位處快速獲 取所需厚度的高結(jié)合力、高硬度耐磨硬化層；送粉停粉與起弧熄弧同步，不浪費(fèi)合金粉末； 操作簡便，生產(chǎn)效率高。
[0005] 中國發(fā)明專利CN102274950還公開了一種原位生成L a v e s相增強(qiáng)鋼基表面 復(fù)合材料的制備方法，屬于金屬耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域。對混合金屬元素粉末進(jìn)行機(jī)械合金化， 然后與粘結(jié)劑進(jìn)行混合，涂抹到零件的鑄型工作表面上，澆注鋼液，冷卻脫型清理后即制成 原位生成的L a v e s相增強(qiáng)鋼基表面復(fù)合材料。該工藝制備的表面復(fù)合材料，充分發(fā)揮 了L a v e s相的高溫耐磨性和鋼的良好韌性，調(diào)控方便，工藝可靠，解決了表面復(fù)合材料 反應(yīng)不完全，增強(qiáng)相顆粒分布不均勻，增強(qiáng)相界面污染等難題，可廣泛得應(yīng)用在鋼材、冶金、 煤炭、建材和電力等高溫耐磨領(lǐng)域。
[0006] 中國發(fā)明專利CN101705445還公開了一種高錳鋼基S i C顆粒表面復(fù)合材料的 制備方法，該方法首先對s i C顆粒進(jìn)行表面處理，然后制備消失模模樣，并在消失模模樣 相應(yīng)于零件的磨損面覆加s i C顆粒膏塊，對處理后的模樣按照常規(guī)消失模澆鑄工藝進(jìn)行 造型、涂覆涂料，澆注時(shí)采取負(fù)壓實(shí)型鑄造工藝，選用高錳鋼作為澆鑄基體材料，并將澆鑄 溫度控制在1 3 5 Q°C，澆注后空冷2 Q m i n。鑄型經(jīng)冷卻、脫型、清理后獲得燒結(jié)較好 的表面高錳鋼基S i C顆粒復(fù)合層。采用該發(fā)明的方法制備的高錳鋼復(fù)合材料，提高了整 體強(qiáng)度和硬度，使零件在使用過程中的耐磨表面減少磨損，提高耐磨性，提高壽命。其工藝 簡單，適用性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、建材等諸多行業(yè)。
[0007] 中國發(fā)明專利CN101709440還公開了一種高錳鋼基復(fù)合材料制備工藝，該制備工 藝主要包括以下步驟：用鈮絲編織鈮絲網(wǎng)，經(jīng)過裁剪、多層卷制或疊加制成網(wǎng)狀立體骨架結(jié) 構(gòu)；按照鑄造工藝要求制作鑄型，把鈮絲立體網(wǎng)狀骨架預(yù)置在鑄型型腔中；冶煉高錳鋼澆 入鑄型中，冷卻清理后得到鈮絲一高錳鋼二元材料預(yù)制體；把鈮絲一高錳鋼二元材料預(yù)制 體置入熱處理爐，加溫到碳化物形成溫度進(jìn)行保溫，獲得碳化鈮顆粒增強(qiáng)高錳鋼基復(fù)合材 料。用該方法制備的復(fù)合材料充分發(fā)揮了碳化鈮硬質(zhì)相的高耐磨性能和高錳鋼的良好韌 性，調(diào)控方便，工藝可靠，解決了復(fù)合材料反應(yīng)不完全，增強(qiáng)相顆粒分布不均勻，增強(qiáng)相界面 污染弱化等難題，可廣泛應(yīng)用于礦山、電力、冶金、煤炭、建材等耐磨領(lǐng)域。
[0008] 中國發(fā)明專利CN101705454還公開了碳化鎢增強(qiáng)高速鋼基復(fù)合材料制備工藝，該 制備工藝主要包括以下步驟：用鎢絲編織成鎢絲網(wǎng)，裁剪、多層卷制或疊加制成網(wǎng)狀立體骨 架結(jié)構(gòu)；按照鑄造工藝要求制作鑄型，把鎢絲立體網(wǎng)狀骨架預(yù)置在鑄型型腔中；冶煉高速 鋼澆入鑄型中，冷卻清理后得到鎢絲一高速鋼二元材料預(yù)制體；把鎢絲一高速鋼二元材料 預(yù)制體置入熱處理爐，加溫到碳化物形成溫度進(jìn)行保溫，獲得碳化鎢顆粒增強(qiáng)高速鋼基復(fù) 合材料。用該方法制備的復(fù)合材料充分發(fā)揮了碳化鎢硬質(zhì)相的高耐磨性能和高速鋼的良好 韌性，調(diào)控方便，工藝可靠，解決了復(fù)合材料反應(yīng)不完全，增強(qiáng)相顆粒分布不均勻，增強(qiáng)相界 面污染弱化等難題，可廣泛應(yīng)用于礦山、電力、冶金、煤炭、建材等耐磨領(lǐng)域。
[0009] 中國發(fā)明專利CN101705450還公開了一種高速鋼基復(fù)合材料制備工藝，該制備工 藝包括以下步驟：用鑰絲編織成鑰絲網(wǎng)，裁剪、多層卷制或疊加制成網(wǎng)狀立體骨架結(jié)構(gòu)；按 照鑄造工藝要求制作鑄型，把鑰絲立體網(wǎng)狀骨架預(yù)置在鑄型型腔中；冶煉高速鋼，得到液態(tài) 高速鋼澆入鑄型中，冷卻清理后得到鑰絲一高速鋼二元材料預(yù)制體；把鑰絲一高速鋼二元 材料預(yù)制體置入熱處理爐，加溫到碳化物形成溫度進(jìn)行保溫，獲得碳化鑰顆粒增強(qiáng)高速鋼 基復(fù)合材料。用該方法制備的復(fù)合材料充分發(fā)揮了碳化鑰硬質(zhì)相的高耐磨性能和高速鋼的 良好韌性，調(diào)控方便，工藝可靠，解決了復(fù)合材料反應(yīng)不完全，增強(qiáng)相顆粒分布不均勻，增強(qiáng) 相界面污染弱化等難題，可廣泛應(yīng)用于礦山、電力、冶金、煤炭、建材等耐磨領(lǐng)域。
[0010] 但是，上述鋼基復(fù)合材料制備工藝復(fù)雜，且硬度和耐沖擊韌性波動大，推廣應(yīng)用困 難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種原位合成硼碳化物 顆粒增強(qiáng)鋼基抗磨的復(fù)合材料。
[0012] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種原位合成硼碳化物顆粒 增強(qiáng)鋼基抗磨的復(fù)合材料，其成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)由以下組成：〇. 6-0. 7%C，0. 5-0. 6%B， 1. 0-1. 2%V, 1. 0-1. 2%Nb, 1. 5-1. 6%Cr, 0. 7-0. 8%Zr, 0. 8-0. 9%Na, 0. 4-0. 5%Mg, 2. 4-2. 5%Si, 1. 5-1. 6%Te, Mn〈0. 5%, S〈0. 03%, P〈0. 04%, Fe 余量。
[0013] 上述的原位合成硼碳化物顆粒增強(qiáng)鋼基抗磨的復(fù)合材料的應(yīng)用方法，所述原位合 成硼碳化物顆粒增強(qiáng)鋼基抗磨的復(fù)合材料可以用于制備模具、乳輥、輥環(huán)等產(chǎn)品。
[0014] 上述的原位合成硼碳化物顆粒增強(qiáng)鋼基抗磨的