一种带自润滑的耐磨材料及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种带自润滑的耐磨材料的制备工艺，包括以下步骤：对所述原材料进行加热使其成铁水，其中，所述原材料包含碳原子，并且所述碳原子处于过饱和状态，从而使得所述原材料中的碳原子处于局部集聚状态，部分碳原子处于游离状态；对加热后的所述铁水进行冷却，所述碳原子仍处于过饱和状态，处于游离状态的碳原子优先析出形成石墨；对铁水进一步冷却，以使除去所述石墨部分的所述原材料析出一次渗碳体；通过共晶转变使至少部分的所述一次渗碳体形成渗碳体及奥氏体；对铁水进一步冷却，以使所述奥氏体转变为马氏体。该制备工艺实现了一次性析出石墨、渗碳体和马氏体，并且无需通过退火处理得到石墨，不影响耐磨材料的耐磨性。

【技术实现步骤摘要】
一种带自润滑的耐磨材料及其制备工艺
本专利技术涉及一种自润滑的耐磨材料及其制备工艺。
技术介绍
目前，在使用耐磨白口铸铁中为了提高其耐磨性会增加合金元素含量从而提高碳化合物含量以及用于稳定基体的组织，然而上述合金元素在干摩擦或者边界摩擦状态下的寿命不是很理想。为了解决这一技术问题，延长耐磨白口铸铁的使用寿命，通常的做法是在组织中包含游离的自润滑材料(如：石墨)。为达到上述目的，可以通过粉末冶金的方法来实现，但是由于采用粉末冶金的产品的基体存在不连贯性等原因，严重影响其耐磨性。还可以采用铸造的方式直接实现石墨与渗碳体的同时出现，但是采用这种方式会出现很大的技术问题。除此之外，还有通过对铸造的白口铸铁进行石墨化退火处理，使渗碳体局部分解出细微的石墨，这样也同样能够达到上述目的，例如公开号为CN1667133A的专利，但是由于渗碳体的分解会降低产品的耐磨性从而影响使用寿命。
技术实现思路
为了克服现有技术中的缺陷，本专利技术实施例提供了一种可以在铸造过程中直接析出石墨及渗碳体的制备工艺，同时析出的石墨的体积远大于通过热处理退火析出的石墨体积，因此其自润滑效果及散热效果较热处理的方式更好。一种带自润滑的耐磨材料的制备工艺，包括以下步骤：对所述原材料进行加热使其成铁水，其中，所述原材料包含碳原子，并且所述碳原子处于过饱和状态，从而使得所述原材料中的碳原子处于局部集聚状态，部分碳原子处于游离状态；对加热后的所述铁水进行冷却，所述碳原子仍处于过饱和状态，处于游离状态的碳原子优先析出形成石墨；对所述铁水进行进一步冷却，以使除去石墨部分的所述铁水析出一次渗碳体；通过共晶转变使至少部分的所述一次渗碳体形成渗碳体及奥氏体；对所述铁水进行进一步冷却，以使所述奥氏体转变为马氏体。进一步地，所述原材料的化学组成按其质量分数计为：C：2.8～4.5；Si：1.0～3.0；Mn：0.2～1.5；Cr：1.0～20；Ni：1～10；Mo：0.5～12；V：0～3.0；P:0.01～1.0。进一步地，在步骤“对所述原材料进行加热使其成铁水”中，所述加热的温度为1400～1600℃。进一步地，在步骤“对加热后的所述铁水进行冷却，并且所述碳原子处于过饱和状态，处于游离状态的所述碳原子析出形成石墨”中，冷却温度在1350～1450℃，并且，此时所述原材料仍为铁水状态。进一步地，在步骤“对所述铁水进行进一步冷却，以使除去所述石墨部分的所述铁水析出一次渗碳体”中，所述冷却温度在共晶温度点以上，所述冷却温度在1350～1400℃。进一步地，所述石墨呈球状或者片状。本专利技术还包括一种带自润滑的耐磨材料，所述带自润滑的耐磨材料由上述制备工艺制备而成。进一步地，所述带自润滑的耐磨材料包括所述石墨、所述渗碳体和所述马氏体。进一步地，所述带自润滑的耐磨材料的滑动极限线速度为12～14m/s。本专利技术的有益效果如下：1、在铸造的过程中直接析出石墨及渗碳体，这样可以不影响耐磨材料的耐磨性；2、采用本制备工艺析出的石墨的体积远大于采用退火处理析出的石墨体积，因此采用该制备工艺制备而成的耐磨材料的自润滑效果及散热效果较热处理方式更好。3、本制备工艺省略了石墨化退火处理的过程，能够节约能源缩短工序时间提高铸造的效率。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例中带自润滑的耐磨材料的100倍未腐蚀的金相组织；图2是本专利技术实施例中带自润滑的耐磨材料的50倍腐蚀的金相组织；图3是本专利技术实施例中带自润滑的耐磨材料的100倍腐蚀的金相组织。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。为达到上述目的，本专利技术提供一种带自润滑的耐磨材料的制备工艺，在本专利技术的一个实施例中，原材料的化学组成按其质量分数计为：成分CSiMnCrNiMoVP质量分数2.8～4.51.0～3.00.2～1.51.0～201～100.5～120～4.00.01～1.0该制备工艺包括以下步骤：首先，对原材料进行加热，将原材料加热至铁水。加热温度为1400～1600℃；其中，该原材料包含碳原子，并且碳原子处于过饱和状态，从而使得原材料中的碳原子处于局部集聚状态，部分碳原子处于游离状态。然后，对加热后的原材料进行快速冷却，冷却温度在1350～1450℃，并且处于铁水状态的原材料并未经过此次冷却过程凝固，仍然为铁水状态，并且所述碳原子仍处于过饱和状态。在本次冷却过程中，处于游离状态的碳原子优先析出形成石墨。该石墨呈球状或者片状。其次，对铁水进行进一步冷却，以使除去石墨部分的铁水析出一次渗碳体。在本次冷却过程中，冷却温度在共晶温度点以上，冷却温度在1350～1400℃。可以理解的，原材料中的碳原子处于过饱和状态，因此原材料中的碳原子不会全部都析出成石墨，还有部分碳原子未析出成石墨，那么这部分保留在原材料中的碳原子在进一步的冷却过程中，析出成一次渗碳体。接着，通过共晶转变使至少部分的一次渗碳体形成高硬度的渗碳体及奥氏体。最后，对铁水进行进一步冷却，以使奥氏体转变为马氏体。在本次冷却过程中，冷却温度取决于原材料中各元素的分配系数与基体的化学成分。在现有的制备工艺中，通常是首先析出渗碳体再经过退火处理析出石墨。本专利技术中采用上述制备工艺，实现了在一次制备过程中实现了石墨、渗碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带自润滑的耐磨材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：/n对所述原材料进行加热使其成铁水，其中，所述原材料包含碳原子，并且所述碳原子处于过饱和状态，从而使得所述原材料中的碳原子处于局部集聚状态，部分碳原子处于游离状态；/n对加热后的所述铁水进行冷却，所述碳原子仍处于过饱和状态，处于游离状态的碳原子优先析出形成石墨；/n对所述铁水进行进一步冷却，以使除去所述石墨部分的所述铁水析出一次渗碳体；/n通过共晶转变使至少部分的所述一次渗碳体形成渗碳体及奥氏体；/n对所述铁水进行进一步冷却，以使所述奥氏体转变为马氏体。/n

【技术特征摘要】
1.一种带自润滑的耐磨材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
对所述原材料进行加热使其成铁水，其中，所述原材料包含碳原子，并且所述碳原子处于过饱和状态，从而使得所述原材料中的碳原子处于局部集聚状态，部分碳原子处于游离状态；
对加热后的所述铁水进行冷却，所述碳原子仍处于过饱和状态，处于游离状态的碳原子优先析出形成石墨；
对所述铁水进行进一步冷却，以使除去所述石墨部分的所述铁水析出一次渗碳体；
通过共晶转变使至少部分的所述一次渗碳体形成渗碳体及奥氏体；
对所述铁水进行进一步冷却，以使所述奥氏体转变为马氏体。


2.根据权利要求1所述的带自润滑的耐磨材料的制备工艺，其特征在于，所述原材料的化学组成按其质量分数计为：
C：2.8～4.5；
Si：1.0～3.0；
Mn：0.2～1.5；
Cr：1.0～20；
Ni：1～10；
Mo：0.5～12；
V：0～3.0；
P:0.01～1.0。


3.根据权利要求2所述的带自润滑的耐磨材料的制备工艺，其特征在于，在步骤“对所述原材料进行加热使其成铁水”中，所述加...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洪根，罗鹤林，
申请(专利权)人：杨洪根，昆山拓可机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32