本发明专利技术公开了一种耐磨耐热合金材料及其制备方法，该材料将高耐磨硬质相均匀分布于抗高温氧化的细晶奥氏体基体。通过加入Cr、Ni获得奥氏体基体，加Y基稀土，使形成氧化物致密同时与基体结合紧密，加W目的是形成W置换（Cr、Fe）7C3、（Cr、Fe）23C6中Fe、Cr元素以及固溶于（Cr、Fe）7C3、（Cr、Fe）23C6中，提高（Cr、Fe）7C3、（Cr、Fe）23C6硬度；加Nb形成硬质点化合物，同时Nb作为结晶核心细化晶粒，结合振动凝固方法消除树枝晶和改善碳化物形态，进一步细化晶粒。采用本发明专利技术可明显提高耐热钢性能，其中1000℃时硬度提高10～15%，强度提高10～18%，氧化增重降低18～20%，使用寿命提高20～25%。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，该材料将高耐磨硬质相均匀分布于抗高温氧化的细晶奥氏体基体。通过加入Cr、Ni获得奥氏体基体，加Y基稀土，使形成氧化物致密同时与基体结合紧密，加W目的是形成W置换（Cr、Fe）7C3、（Cr、Fe）23C6中Fe、Cr元素以及固溶于（Cr、Fe）7C3、（Cr、Fe）23C6中，提高（Cr、Fe）7C3、（Cr、Fe）23C6硬度；加Nb形成硬质点化合物，同时Nb作为结晶核心细化晶粒，结合振动凝固方法消除树枝晶和改善碳化物形态，进一步细化晶粒。采用本专利技术可明显提高耐热钢性能，其中1000℃时硬度提高10～15%，强度提高10～18%，氧化增重降低18～20%，使用寿命提高20～25%。【专利说明】
本专利技术属于耐磨耐热钢材料领域，涉及耐磨耐热合金，尤其是。
技术介绍
电力、冶金、水泥、建材、化工等工业装备关键部件承受高温氧化和介质冲刷磨损工况，如电力行业喷火嘴在高温工况下承受煤料冲刷；冶金行业篦条在输送炉渣过程中承受1000°C高温，同时承受炉渣的磨损；水泥行业篦板在1000°c高温工况下承受水泥的冲刷磨损；化工石油裂解管在近100(TC高温环境承受介质的冲刷等。上述构件失效机制，在高温氧化和磨损交互作用下的一种失效行为，在高温氧化形成氧化膜，在介质冲刷作用下，氧化膜被冲刷磨损，新的表面暴露，又形成氧化膜，新形成的氧化膜又被磨损，周而复始氧化膜形成与磨损，在高温磨损工况下氧化与磨损交互作用，因此就要求合金材料即抗氧化又耐磨损。在耐热材料基体中分布硬质点碳化物，高硬度碳化物起抗磨损功能而凸出于基体，承担主要磨损功能，基体支撑碳化物不脱落，同时凸出基体的碳化物对基体有屏蔽作用，保护基体不被严重磨损，同时要求基体形成氧化物致密且与基体结合紧密，不易磨损掉。因而耐热材料组织要求，基体具有高的抗氧化性能，含Cr、Ni奥氏体，在基体上弥散分布硬质点抗高温磨损碳化物，为形成均匀分布的硬质点碳化物需要基体晶粒细化。根据 申请人:所作专利检索，关于耐热材料晶粒细化剂形成硬质点的方法已有如下专利:关于稀土高铬、高镍耐热钢及其制备方法，专利号CN101824583A针对混燃煤用喷火嘴材料，主要成分元素:Cr:28%-35%, Ni:25%-35%, T1:0.3%-0.6%, Re:0.001%_0.1%，效果可以，但含N1、Cr高，生产成本高，而且不能强化M7C3或M23C6型碳化物。关于振动凝固有如下专利:中国国家知识产权局授权专利CN103131960A (稀土耐热钢)，针对焦炉篦条所选材料:C:0.3%-0.4%、Si:1.3%-2%、Mn:0.8%-1.5%、Ni:7%-8.5%、Cr:24%_28%、S ≤ 0.03%、P^0.045，其余为W和其他微量元素，本专利主要特点是含W高，因此生产成本高。中国国家知识产权局授权专利CN1316540A (耐热钢)，该专利材质除含C、Cr、N1、Fe主要元素外，添加Nb、T1、Co、B、Al、Ca、Mg、Nd元素。该专利元素多，生产工艺难以控制，而且对材质回收带来困难。中国国家知识产权局授权专利CN101649424A (—种新型耐热钢)，本专利C:0.65%-0.75%,Si:0.7%-1.0%、Μη:1.0%_1.2%,Cr:18%_29%、N1:20.5%_21%、Mo:0.55%-0.6%,其他含Al、V、Co、T1、Nb、W、B1、Ca、B等，从成分可以看本专利含N1、Mo高，生产成本高，含C高，抗热冲击性能差。中国专利技术专利CN102181746A采用消失模铸造振动凝固法细化铸件晶粒，效果好，但采用消失模法，要制备 泡沫等，工艺流程长，成本高。中国专利技术专利CN102744367A采用消失模壳型铸造振动凝固方法细化晶粒，效果好，但采用消失模壳型法要制备泡沫、壳型等，工艺流程长，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供，其通过材料成分设计及制备方法形成材料抗氧化性能，晶粒细化及其均匀弥散的高硬度质点碳化物，实现兼具抗氧化、抗磨损性能。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的:本专利技术首先提出一种耐磨耐热合金材料，是将高耐磨硬质相均匀分布于抗高温氧化的细晶奥氏体基体。进一步的，上述材料包括以下质量百分比的化学成分:C:0.2%-0.4%, Cr:20%_30%，N1:7%_15%，Si:1.0%-3.0%, Mn:1.0%-3.0%,P ≤ 0.03%, S ≤ 0.03%, W:0.3%-1.0%, Nb:0.05%-1.5%、Y 基稀土:0.1%-0.4%,Ca:0.003%-0.0045%, Al:0.04%-0.06%，余量为 Fe。进一步的，质量百分比的化学成分C:0.2%-0.3%、Cr:20%_25%、N1:11%_13%、Si:1.5%-2.8%、Mn:1.8%-2.5%、W:0.5%-0.8%、Nb:0.08%-0.2%、Y 基稀土:0.2%-0.3%、P ≤0.04%、S≤ 0.04%,余量为 Fe。本专利技术还提出一种上述的耐磨耐热合金材料的制备方法，括以下步骤:I)将废不锈钢、低碳铬铁、镍板、硅铁、锰铁、钨铁置于感应炉中熔炼；采用硅铁、锰铁、铝沉淀脱氧，用硅-钙扩散脱氧精炼，熔炼温度160(TC -1650°C，将铌铁、Y基稀土置于烘烤到800°C钢包中，铌铁、Y基稀土粒度为；2)铸型用砂，用水玻璃作粘结剂，二氧化碳作固化剂，铸型表面涂刷锆英粉醇基涂料；3)将铸型合箱，锁箱，固定在振动装置平台上，开启振动装置，浇注金属液，浇注温度1530°C _1580°C，振动频率10HZ-60HZ，振幅0.5mm-2mm，铸件凝固后，关闭振动装置；4)铸件冷却后，切掉冒口和浇道，打磨清理飞边。上述铸型用砂为石英砂。上述铸型合箱连同砂箱置于振动装备的振动平台上。进一步，上述浇注温度范围1530°C -1570°C。本专利技术通过加入Cr、Ni获得奥氏体基体，加Y基稀土，使形成氧化物致密同时与基体结合紧密，加W目的是形成1置换((:1^6)7(:3、((:1^6)23(:6中Fe、Cr元素以及固溶于(Cr、Fe ) 7C3、( Cr、Fe ) 23C6 中，提高(Cr、Fe ) 7C3、( Cr、Fe ) 23C6 硬度；加 Nb 形成硬质点化合物，同时Nb作为结晶核心细化晶粒，结合振动凝固方法消除树枝晶和改善碳化物形态，进一步细化晶粒。本专利技术具有以下有益效果:I)采用本专利技术可以获得耐高温奥氏体基体，表面形成致密的抗氧化膜，提高耐热性；2)采用本专利获得高硬度的含W的M7C3或M2tlC5型化合物，提高高温耐磨性；3)采用本专利获得细晶及大幅减小树枝晶组织，提高耐热钢强韧性；4)采用本专利技术可明显提高耐热钢性能，其中1000°C时硬度提高10~15%，强度提高10~18%，氧化增重降低18~20%，使用寿命提高20~25%。【专利附图】【附图说明】图1为实施例1中组织状态图其中(a )为未振动，(b )为振动的；图2为实施例2中组织状态图其中(a)为未振动，(b)为振动的；图3为实施例3中组织状态图其中(a )为未振动，(b )为振动的。【具体实施方式】本专利技术的耐磨耐热合金材料是将高耐磨硬质相均匀分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种耐磨耐热合金材料，其特征在于，高耐磨硬质相均匀分布于抗高温氧化的细晶奥氏体基体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑开宏，高义民，皇志富，邢建东，李烨飞，徐静，
申请(专利权)人：广州有色金属研究院，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。