一種新型金屬材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型金屬材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前的金屬材料中合金金屬材料運用的更為廣泛，一般的金屬材料中基本上是由 C、Si、Fe等元素組成。這些金屬材料可以滿足一般工業(yè)需求，但是在一些對金屬材料的性 能要求較高的領(lǐng)域而言，常規(guī)的金屬材料還遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足需求。我國的稀土資源位居世界 前沿，稀土元素由于其自身特有的性能，將其滲入到鋼鐵中能夠很好的提高鋼鐵的性能， 因此，目前稀土在冶金工業(yè)方面的研究開始比較深入。但是，稀土元素一般價格比較昂貴， 其加入的量及與那些組分組合都還是一個需要進(jìn)一步研究的目標(biāo)。
[0003] CN 104178703A公開了一種新型金屬材料，其各個組成部分所占百分比為：C : 0. 2-2. 4 %, Si:0. 3-1. 3%,Mn:0. 9-2. 0%,Ni ：1. 0-10%,Cr ：15-25%,Cu ：0. 8-2. 3%, A1:0. 1-1.0%，Ti:0. 1-0.8%，Sn:0.8 % -1.5% ;稀土元素中的 Ce、La 中的至少一種： 0. 6-1. 7%，其余為Fe。但是該金屬材料的性能還不能滿足實際的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬材料及其制備方法， 所述金屬材料具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐磨性、耐蝕性、耐寒性、耐熱性和流動性，并且質(zhì)地緊 密，品質(zhì)尚。
[0005] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明提供了一種新型金屬材料，所述金屬材料按重量百分含量包括如下組分：
[0007] C 1.6-16%, SiQ.2-0.B%, Mn 0.3-1.2%, Cr 12-23%， Sc 0.8-2.3%， A1 Q.7-1.5%, Ti 0.i-0J%? Bi 0.4-1.0%, Ce 1.0-1.5%, 其余為Fe。
[0008] 所述金屬材料中，C的重量百分含量為1. 6-2. 6%，如1. 7%、1. 8%、2. 0%、2. 2%、 2. 4%或 2. 5%等；Si 的重量百分含量為 0.2-0. 8%，如 0.3%、0? 5%、0? 6%或 0.7%等；Mn 的重量百分含量為〇.3-1.2%，如0.5%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%或1.1%等；0的重量 百分含量為12-23%，如13%、15%、16%、17%、18%、19%或22%等；Sc的重量百分含量為 0? 8-2. 3%，如 0? 9%、1. 0%、1. 2%、1. 3%、1. 5%、1. 7%、1. 9%或 2. 1%等；A1 的重量百分 含量為〇? 7-1. 5%，如0? 8%、0. 9%、1. 0%、1. 2%、L 3%或1. 4%等；Ti的重量百分含量為 0? 1-0. 8%，如 0? 2%、0. 3%、0. 5%、0. 6%或 0? 7%等；Bi 的重量百分含量為 0? 4-1. 0%，如 0? 5%、0. 6%、0. 8%或0? 9%等；Ce 的重量百分含量為 1. 0-1. 5%，如 1. 1%、1. 2%、L 3%或 1.4%等，其余為Fe。
[0009] 本發(fā)明提供的新型金屬材料中的Bi提高了材料的抗拉強度和硬度，減小了金屬 材料晶粒的平均尺寸，起到一定細(xì)化晶粒的作用；
[0010] Sc在所述金屬材料中起到變質(zhì)劑的作用，從而使金屬材料的晶粒細(xì)化，鈧的加入 能夠提高所述金屬材料的力學(xué)性能、焊接性能和耐蝕性能；
[0011] Mn可以提高材料的韌性、強度、硬度和耐磨性、淬透性，改善金屬材料的熱加工性 能；
[0012] Cr可以提高金屬材料的強度、硬度和耐磨性；
[0013] Cu可以增強金屬材料的韌性，同時還可以降低成型加工時的有效壓力，并且比較 廉價；
[0014] A1可以減輕金屬材料的重量，并增加硬度和強度；
[0015] Ti可以起到細(xì)化金屬材料的鑄造組織和焊縫組織的作用；
[0016] 本發(fā)明中盡管沒有加入S、P，但是原材料中也會帶入S、P，這兩種元素屬于有害物 質(zhì)，而稀土金屬Ce由于其高活潑性，能夠脫去金屬液中的S、P等有害物質(zhì)，起到凈化金屬 液的作用，控制硫化物及其他化合物形態(tài)，起到變質(zhì)、細(xì)化晶粒和強化作用，同時還可以顯 著的提高金屬材料的韌性、耐磨性、抗腐蝕性，并且還能改善金屬材料的焊接能力和低溫性 能，因此本發(fā)明中加入了適量的稀土元素Ce。
[0017] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述金屬材料按重量百分含量包括如下組分：
[0018] € 丨.9-2.2%, Si 0.5-0.7%, Mn 0.5-l.G%, €r 15-20%, Sc 1.2-2.0%, A1 1.0-1.3%, Ti (0-0.6%， Bi 0.5-0.8%,
[0019] Ce 1.2-1.4%, U:汆為Fe。.
[0020] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述金屬材料按重量百分含量包括如下組分：
[0021] C .2,1%, Si :0,5%， Mb 0.8%i Cr 16%, Se 1.7%, A1 1 服， Ti 0.6%, Bi 0.5%, Ce 1.3%, 其余為Fe。
[0022] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述金屬材料按重量百分含量包括如下組分：
[0023] C 1.8%, Si 0.5%, Mu 0.9%， Cr19%, Sc 1,9%, A1 1.2%, Ti 0 3%， Bi 0.5%, Cs 1 .O'Voi
[0024] 其余為Fe。
[0025] 另一方面，本發(fā)明提供了一種如上所述的新型金屬材料的制備方法，所述制備方 法為：將配方量的各組分投入熔煉爐子中加熱熔化后進(jìn)行澆注，冷卻，放入保溫箱內(nèi)冷卻至 室溫，最后進(jìn)行回火處理，即得到金屬材料。
[0026] 所述加熱熔化的溫度為1570_1600°C，優(yōu)選為1595°C。
[0027] 所述冷卻的溫度為920-950 °C，優(yōu)選為935 °C。
[0028] 所述回火處理的溫度為400-430°C，優(yōu)選為415°C。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0030] 本發(fā)明提供的金屬材料中各元素相互配合、協(xié)同發(fā)揮作用，具有優(yōu)異的機(jī)械性能、 耐磨性、耐蝕性、耐寒性、耐熱性和流動性，其硬度可達(dá)HV670,強度可達(dá)635MPa，并且具有 優(yōu)異的韌性、塑性、剛度和耐磨性，另外所述金屬材料質(zhì)地緊密，品質(zhì)高。
【具體實施方式】
[0031] 下面通過【具體實施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0032] 實施例1:
[0033] -種新型金屬材料按重量百分含量包括如下組分：
[0034] C1. 6 %, SiO. 2%,MnO. 3%,Crl2%,ScO. 8%,A10. 7%,TiO. 1%,BiO. 4%, Cel. 0%，其余為 Fe。
[0035] 所述金屬材料的制備方法為：按將配方量各組分投入中熔煉爐子中加熱熔化，熔 化后在1570-1600°C下進(jìn)行澆注，冷卻至920-950°C后放入保溫箱內(nèi)冷卻至室溫，最后在 400 °C~430 °C進(jìn)行回火處理。
[0036] 實施例2 :
[0037] -種新型金屬材料按重量百分含量包括如下組分：
[0038] C2. 6 %, SiO. 8%,Mnl. 2%,Cr23%,Sc2. 3%,All. 5%,TiO. 8%,Bil. 0%, Cel. 5%，其余為 Fe。
[0039] 所述金屬材料的制備方法與實施例1相同。
[0040] 實施例3
[0041] C2. 1 %，SiO. 5 %，MnO. 8 %，Crl6 %，Scl. 7 %，All. 0 %，TiO. 6 %，BiO. 5 %， Cel. 3%，其余為 Fe。
[0042] 所述金屬材料的制備方法與實施例1相同。
[0043] 實施例4
[0044] C1. 8 %, SiO. 5%,MnO. 9%,Crl9%,Scl. 9%,All. 2%,TiO. 3%,BiO. 5%, Cel. 0%，其余為 Fe。
[0045] 所述金屬材料的制備方法與實施例1相同。
[0046] 對比例1-2
[0047] 所述對比例1-2為CN 104178703A中的實施例1和2。
[0048] 對比例3
[0049] 除不含有Bi外，其余與實施例3相同。
[0050] 對比例4
[0051] 除不含有Sc外，其余與實施例3相同。
[0052] 對比例5
[0053] 除將Ce替換為La外，其余與實施例3相同。
[0054] 對實施例1-4及對比例1-5得到的金屬材料進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果如表1所示：
[0055] 表 1
[0056]
[0058]申請人聲明，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局 限于此，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭 露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種新型金屬材料，其特征在于：所述金屬材料按重量百分含量包括如下組分： C 1.6-2.6%, Si 0.2-0.8%, ：Mn 0,3-1.2%, Cf 12-23%, Sc 0.8-2.3%, A1 0.7-1.5%, Ti 0.1-0.8%, Bi 0,4-1.0%? C:e 1,0-1.5%, U:佘為Fe〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型金屬材料，其特征在于：所述金屬材料按重量百分 含量包括如下組分： C ] .9-2.2%, Si 0., 5-0.7%, Mil 0.5-1.0%, Cr 15-20%, Sc 1.2-2.0%, A1 L0-1.3%， Ti 0.3-0.6%, Bi 0.5-0.8%, Ce 1.2-1.4%, 代余為Fe。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型金屬材料，其特征在于：所述金屬材料按重量 百分含量包括如下組分： C .2,1%, Si :0,5%， Mb 0.8%i Cr 16%, Se 1.7%, A1 1 服， Ti 0.6%, Bi 0.5%, Ce 1.3%, 其余為Fe。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種新型金屬材料，其特征在于：所述金屬材料按重 量百分含量包括如下組分： C 1.8%：, Si 0 5%, Mu 0.9%, Cr 19%, S.c 1.9%, A1 1.2%, Ti 0.3%, Bi 0.5%, & 1.0%, 1C余為Fe。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的一種新型金屬材料的制備方法，其特征在于：所述制 備方法為：將配方量的各組分投入熔煉爐子中加熱熔化后進(jìn)行澆注，冷卻，放入保溫箱內(nèi)冷 卻至室溫，最后進(jìn)行回火處理，即得到金屬材料。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述加熱熔化的溫度為 1570-1600°C，優(yōu)選為 1595°C。7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于：所述冷卻的溫度為920-950°C， 優(yōu)選為935 °C。8. 根據(jù)權(quán)利要求5-7之一所述的制備方法，其特征在于：所述回火處理的溫度為 400-430 °C，優(yōu)選為 415 °C。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種新型金屬材料及其制備方法，所述金屬材料按重量百分含量包括如下組分：C1.6-2.6％，Si0.2-0.8％，Mn0.3-1.2％，Cr12-23％，Sc0.8-2.3％，Al0.7-1.5％，Ti0.1-0.8％，Bi0.4-1.0％，Ce1.0-1.5％，其余為Fe。所述金屬材料具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐磨性、耐蝕性、耐寒性、耐熱性和流動性，其硬度可達(dá)HV670，強度可達(dá)635MPa，并且具有優(yōu)異的韌性、塑性、剛度和耐磨性，另外所述金屬材料的質(zhì)地緊密，品質(zhì)好，可廣泛用于金屬材料領(lǐng)域。
【IPC分類】C22C38/28, C21D5/00, C22C38/36, C22C37/10, C21D6/00
【公開號】CN105112791
【申請?zhí)枴緾N201510604559
【發(fā)明人】唐靖嵐
【申請人】無錫清楊機(jī)械制造有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月21日