[发明专利]一种低密度高耐磨合金钢及其制备方法

说明书

本发明提供了一种低密度高耐磨合金钢及其制备方法，属于合金钢材料技术领域。本发明提供的低密度高耐磨合金钢，按质量百分比计，包括以下化学成分：C1.4～1.6％、Al10～11％、Mn30～35％、Be0.5～1.5％和余量的Fe。本发明通过引入Be元素能够形成耐磨相，大量存在于合金钢表面，而且在磨损过程中能够较好的抵御外界施加的法向和垂直于法向的压力，因此能够避免在磨损的过程中，对基体向更深的方向磨损，而转变为水平面的轻微磨损。实施例的结果显示，本发明提供的合金钢的密度为6.3～6.5g/cm³，比40Cr耐磨钢低了17.20～19.75％，且在相同载荷下的磨损量低于40Cr合金钢。

技术领域

本发明涉及合金钢材料技术领域，尤其涉及一种低密度高耐磨合金钢及其制备方法。

背景技术

钢铁材料作为世界上最广泛应用的合金材料在各行各业中占据着重要地位。然而传统的耐磨钢如40Cr，GCr15等在轻质材料中已经不能满足需求了，而耐磨钢铁材料无法被其他金属材料所替代，这就在一定程度上给某些耐磨钢铁行业带来了巨大的挑战，因此寻找一种轻质的耐磨钢铁材料就成为了重中之重。许多研究人员对耐磨钢进行了很长一段时间的研究，认为Fe-Mn-Al-C体系高锰钢可以作为良好的耐磨钢，该体系有着轻量化和高锰耐磨的优点。但是Fe-Mn-Al-C体系轻质钢密度的进一步降低在近年来却是一个难题。

因此，提供一种具有低密度高耐磨性能的Fe-Mn-Al-C体系合金钢，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低密度高耐磨合金钢及其制备方法，本发明提供的低密度高耐磨合金钢兼具低密度和高耐磨性能，相对于传统的40Cr耐磨钢具有更低的密度和更好的耐磨性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种低密度高耐磨合金钢，按质量百分比计，包括以下化学成分：C1.4～1.6％、Al 10～11％、Mn 30～35％、Be 0.5～1.5％和余量的Fe。

优选地，按质量百分比计，所述低密度高耐磨合金钢包括以下化学成分：C 1.4～1.6％、Al 10～11％、Mn 30～35％、Be 0.5～1.0％和余量的Fe。

优选地，按质量百分比计，所述低密度高耐磨合金钢包括以下化学成分：C 1.4～1.6％、Al 10～11％、Mn 30～35％、Be 0.5％和余量的Fe。

优选地，所述低密度高耐磨合金钢的微观组织包括奥氏体和铁素体。

优选地，所述低密度高耐磨合金钢的微观组织还包括Be-Fe相和BeC。

本发明提供了上述技术方案所述低密度高耐磨合金钢的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料进行熔炼，得到合金铸锭；所述原料包括高纯铁棒、电解锰片、高纯铝棒、高纯铍珠和高纯碳；

(2)将所述步骤(1)得到的合金铸锭进行均匀化处理，得到低密度高耐磨合金钢。

优选地，所述步骤(1)中熔炼的方式为：先将高纯铁棒和电解锰片熔炼，等合金熔液熔清后加入高纯铝棒、高纯铍珠和高纯碳进行熔炼。

优选地，所述步骤(2)中均匀化处理的温度为1100～1200℃，均匀化处理的保温时间为30～90min。

优选地，升温至所述均匀化处理温度的升温速率为5～15℃/min。

优选地，所述步骤(2)中均匀化处理的冷却方式为空冷。