[发明专利]一种高碳高硼耐磨合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属耐磨材料技术领域，主要涉及的是一种高碳高硼耐磨合金及其制备方法。

技术背景

目前广泛使用的金属耐磨材料有：高锰钢；中、低合金钢；高铬铸铁；高速钢。这些材料都不同程度的解决了金属不耐磨的问题，但又各自存在着不同程度的缺陷：

众所周知，高锰钢只有在高硬度磨料强冲击、高应力作用下才具有高的耐磨性，并且韧性好，安全性能好。但在中低硬度磨料、低应力作用下，高锰钢并不耐磨，因此使用上受到限制。

中、低合金钢具有较好的韧性，在低应力下比高锰钢耐磨，但其淬透生差，因而耐磨性较差。

高铬铸铁是国内外公认的耐磨性较好的材料，也是使用比较普遍的耐磨材料。但高铬铸铁合金元素含量高，因而其成本也较高，而且存在韧性不足的缺限。

高速钢中含有大量硬度更高的碳化物，耐磨性可比高铬铸铁的提高3～5倍。但由于成本高，制造工艺复杂，一般只用于制造刀具轧辊等零件，因此，很难大范围推广。

以硼化物为硬质相的金属耐磨材料的研究主要有：

(1)前苏联专利号为SU1,447,926的一种“高强度和高冲击韧性高硼合金制造方法”，其成分为0.2-0.5％C，2.1-3.5％B，0.15-0.60％Si，0.25-0.8％Mn，0.2-0.8％Sb，该合金组成中含有较多的锑，将显著增加高硼合金的生产成本。

(2)前苏联专利号为SU1,581,771的“一种高硼合金”，它是具有高硬度和高耐磨性还保留有较好韧性的用于铸造的高硼合金，其成分为0.2-0.5％C，2.1-3.5％B，0.15-0.60Si，1.5-6.0％Mn，1.0-4.0％Co，余量为Fe。这种合金尽管具有优异的耐磨性能，但加入1.0-4.0％昂贵的Co，使合金生产成本大幅度提高，含有较多的锰，会导致淬火组织中残留奥氏体增加。

(3)前苏联专利号为SU5058116的“一种铁基高硼铸造合金”，它是用于磨损和摩擦工况的铁基高硼铸造合金，其成分为：0.8-1.2％C，4.0-4.5％B，0.15-0.6％Si，4.0-6.0％Mn，1.0-4.0％Co，5.0-7.0％Cr，余量为Fe。这种合金尽管具有优异的耐磨性能，但加入1.0-4.0％昂贵的Co，使生产成本大幅度提高。

(4)日本专利号为JP10219386的“具有高强度和高韧性的结构高硼合金”，它的主要合金元素含量为：0.03-0.24％C，0.02-0.50％B，0.005％N，0.4Ni，0.9Cr，0.5Mo，0.3V，0.3Nb，0.3Ti和0.1Zr。其抗拉强度达到510-550Mpa。由于C、B含量较低，耐磨硬质相硼化物数量少，合金耐磨性差。

(5)中国专利号为CN624180的“高硼铸造铁基耐磨合金及其热处理方法”，其特征在于高硼铸造铁基耐磨合金的主要成分是(重量％)：0.15-0.70％C，0.3-1.9B，0.3-0.8％Cr，0.4-0.8％Si，0.6-1.3％ Mn，0.05-0.20Ce，0.02-0.10％La，0.005-0.018％Ca，0.04-0.18％K，0.08-0.25％Al，S＜0.04，P＜0.04，余量为Fe。热处理后可以获得板条马氏体加高硬度硼化物组成的复合组织，使材料具有较好的综合性能。但C、B含量低且硼化物呈连续网状分布，使材料的脆性较大。

(6)中国专利公开号为CN100999803公开了“一种高硼耐磨铸钢及其制备方法”其化学成分及其重量百分比为：C：0.10-0.50％，B：0.8-5.0％，Cu：0.3-0.6％，Mn：0.8-2.0％，Cr：1.0-2.5％，Si＜1.5％，Ti：0.08-0.20％，Ce：0.04-0.12％，Mg：0.02-0.18％，N：0.06-0.18％，S＜0.05％，P＜0.05％，余量为铁。其中C含量为0.1-0.5％使基体硬度较低，因而耐磨性不足。