一种高能离子切分轮合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高能离子切分轮合金材料及其制备方法，所述的合金材料的各组分按质量百分比的构成为：C：3.2～3.8％，Cr：20.5～25％，Ti：1.51～2.42％，Mn：1.19～1.23％，Mo：0.22～0.28％，Sc:0.01～0.04％,Zr：0.03～0.06％,Cu：0.01～0.04％，Mg：0.07～0.08％，余量为Fe。与现有技术相比，本发明专利技术通过采用合金材料制成的切分轮，具有一定的结构强度，通过高能离子注渗碳化钨工艺，在在切分轮表面形成一层渗碳化钨‑Co‑Zr复合层，切分轮表面只有碳化钨的高硬度、高耐磨性，同时表而的红硬性、热强性、抗疲劳性也得到提高。

【技术实现步骤摘要】
一种高能离子切分轮合金材料及其制备方法
本专利技术涉及切分轮
，具体来说是一种高能离子切分轮合金材料及其制备方法。
技术介绍
WCSA(碳化钨注渗钢基合金)是采用高能离子使WC注渗到钢基体内，使表面形成耐磨性很高的碳化钨(WC)富集层和特殊的组织结构。WC属高硬陶瓷材料，硬而脆，除了作研磨材料外，WC很少直接使用。20世纪20年代，科学家专利技术了以钴粘结的WC基硬质合金。高的耐磨性和良好的综合力学性能WC注渗进合金结构钢基体后，与基体材料形成冶佥结合，浓度成梯度变化，没有宏观界而形成特殊的组织结构。碳化钨和介金结构钢两者优势互补，使切分轮表面只有碳化钨的高硬度、高耐磨性，同时表而的红硬性、热强性、抗疲劳性也得到提高。而心部则保持了合金结构钢原有的高强度、高韧性。在表面和心部间还存在一个性能渐变的梯度过渡层，有效地避免了性能突变时可能引起的材料破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中的缺陷，提供一种高能离子切分轮合金材料及其制备方法来解决上述问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种高能离子切分轮合金材料，其特征在于：包括C、Cr、Ti、Mn、Mo、Sc、Zr、Cu、Mg和Fe，所述的合金材料的各组分按质量百分比的构成为：C：3.2～3.8％，Cr：20.5～25％，Ti：1.51～2.42％，Mn：1.19～1.23％，Mo：0.22～0.28％，Sc:0.01～0.04％,Zr：0.03～0.06％,Cu：0.01～0.04％，Mg：0.07～0.08％，余量为Fe。作为优选，所述的合金材料的各组分按质量百分比的构成优选为：C：3.5％，Cr：22％，Ti：1.8％，Mn：1.2％，Mo：0.25％，Sc:0.03％，Zr：0.,05％，Cu：0.02％，Mg：0.08％，余量为Fe。一种高能离子切分轮合金材料的制备方法，包括如下步骤：步骤S1：将普通废钢、生铁、铬铁、钛铁、钼铁和锰铁混合加热熔化为钢水待用；步骤S2：将上述的混合钢水加热温度升至1800℃，加入脱氧剂铝，而后出炉；步骤S3：将铜铁破碎至粒度0.2-0.8mm的小块，然后将Sc份和Mg粉加入其中混合均匀，将混合物在260℃下烘干后，置于浇包底部，采用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；步骤S4：用腊模精密铸造方法或消失模铸造方法浇注切分轮，钢水浇注温度为1455℃～1480℃；步骤S5：对于浇注的切分轮经打磨清理后进行退火处理，其工艺是在880℃～950℃下保温2h～4h，然后炉冷至550℃后炉冷或空冷；步骤S6：将切分轮进行粗加工后，再进行等温淬火处理，其工艺是在电炉或盐浴炉内加热至1100℃～1200℃，保温1.5h～3h后，直接在280℃～360℃的盐浴池内等温2h～4h，然后空冷；随后进行回火处理，其工艺是在500℃～580℃保温3h～6h，然后炉冷或空冷，在相同的工艺下回火两次，最后进行精加工；步骤S7：将上述步骤S6加工的切分轮表面进行高能离子注渗碳化钨复合层。作为优选，上述步骤S7中的碳化钨复合层包括如下步骤：步骤一，采用将石墨粉和钨粉按原子比1:1的比例置于球磨机中，在氢气保护下球磨50h-150h,合成了晶粒度为3.0-3.5圆的WC粉体；步骤二，将Co粉和Zr粉按1:1比例置于球磨机中，在氢气保护下球磨30h-50h,形成0.7-0.9nm的Co-Zr混合粉；步骤三，通过高能离子注渗碳化钨工艺将步骤一60％-75％的WC粉体和步骤二25％-40％的Co-Zr混合粉末；在切分轮表面形成一层渗碳化钨-Co-Zr复合层。本专利技术通过采用合金材料制成的切分轮，具有一定的结构强度，通过高能离子注渗碳化钨工艺，在在切分轮表面形成一层渗碳化钨-Co-Zr复合层，切分轮表面只有碳化钨的高硬度、高耐磨性，同时表而的红硬性、热强性、抗疲劳性也得到提高。具体实施方式为使对本专利技术的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例配合详细的说明，说明如下：实施例1一种高能离子切分轮合金材料，其特征在于：包括C、Cr、Ti、Mn、Mo、Sc、Zr、Cu、Mg和Fe，合金材料的各组分按质量百分比的构成优选为：C：3.5％，Cr：22％，Ti：1.8％，Mn：1.2％，Mo：0.25％，Sc:0.03％，Zr：0.,05％，Cu：0.02％，Mg：0.08％，余量为Fe。一种高能离子切分轮合金材料的制备方法，包括如下步骤：步骤S1：将普通废钢、生铁、铬铁、钛铁、钼铁和锰铁混合加热熔化为钢水待用；步骤S2：将上述的混合钢水加热温度升至1800℃，加入脱氧剂铝，而后出炉；步骤S3：将铜铁破碎至粒度0.2-0.8mm的小块，然后将Sc份和Mg粉加入其中混合均匀，将混合物在260℃下烘干后，置于浇包底部，采用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；步骤S4：用腊模精密铸造方法或消失模铸造方法浇注切分轮，钢水浇注温度为1455℃～1480℃；步骤S5：对于浇注的切分轮经打磨清理后进行退火处理，其工艺是在880℃～950℃下保温2h～4h，然后炉冷至550℃后炉冷或空冷；步骤S6：将切分轮进行粗加工后，再进行等温淬火处理，其工艺是在电炉或盐浴炉内加热至1100℃～1200℃，保温1.5h～3h后，直接在280℃～360℃的盐浴池内等温2h～4h，然后空冷；随后进行回火处理，其工艺是在500℃～580℃保温3h～6h，然后炉冷或空冷，在相同的工艺下回火两次，最后进行精加工；步骤S7：将上述步骤S6加工的切分轮表面进行高能离子注渗碳化钨复合层。其中，上述步骤S7中的碳化钨复合层包括如下步骤：步骤一，采用将石墨粉和钨粉按原子比1:1的比例置于球磨机中，在氢气保护下球磨50h-150h,合成了晶粒度为3.0-3.5圆的WC粉体；步骤二，将Co粉和Zr粉按1:1比例置于球磨机中，在氢气保护下球磨30h-50h,形成0.7-0.9nm的Co-Zr混合粉；步骤三，通过高能离子注渗碳化钨工艺将步骤一60％-75％的WC粉体和步骤二25％-40％的Co-Zr混合粉末；在切分轮表面形成一层渗碳化钨-Co-Zr复合层。综上所述，本专利技术通过采用合金材料制成的切分轮，具有一定的结构强度，通过高能离子注渗碳化钨工艺，在在切分轮表面形成一层渗碳化钨-Co-Zr复合层，切分轮表面只有碳化钨的高硬度、高耐磨性，同时表而的红硬性、热强性、抗疲劳性也得到提高。以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术的范围内。本专利技术要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高能离子切分轮合金材料，其特征在于：包括C、Cr、Ti、Mn、Mo、Sc、Zr、Cu、Mg和Fe，所述的合金材料的各组分按质量百分比的构成为：C：3.2～3.8％，Cr：20.5～25％，Ti：1.51～2.42％，Mn：1.19～1.23％，Mo：0.22～0.28％，Sc:0.01～0.04％,Zr：0.03～0.06％,Cu：0.01～0.04％，Mg：0.07～0.08％，余量为Fe。

【技术特征摘要】
1.一种高能离子切分轮合金材料，其特征在于：包括C、Cr、Ti、Mn、Mo、Sc、Zr、Cu、Mg和Fe，所述的合金材料的各组分按质量百分比的构成为：C：3.2～3.8％，Cr：20.5～25％，Ti：1.51～2.42％，Mn：1.19～1.23％，Mo：0.22～0.28％，Sc:0.01～0.04％,Zr：0.03～0.06％,Cu：0.01～0.04％，Mg：0.07～0.08％，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的一种高能离子切分轮合金材料，其特征在于：所述的合金材料的各组分按质量百分比的构成优选为：C：3.5％，Cr：22％，Ti：1.8％，Mn：1.2％，Mo：0.25％，Sc:0.03％，Zr：0.,05％，Cu：0.02％，Mg：0.08％，余量为Fe。3.根据权利要求1所述的一种高能离子切分轮合金材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1：将普通废钢、生铁、铬铁、钛铁、钼铁和锰铁混合加热熔化为钢水待用；步骤S2：将上述的混合钢水加热温度升至1800℃，加入脱氧剂铝，而后出炉；步骤S3：将铜铁破碎至粒度0.2-0.8mm的小块，然后将Sc粉和Mg粉加入其中混合均匀，将混合物在260℃下烘干后，置于浇包底部，采用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；步骤S4：用腊模精密铸造...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静敏，申春江，曲海玉，
申请(专利权)人：林州凤宝管业有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41