一种高钒耐磨合金及其制备方法技术

本发明专利技术是关于一种高钒耐磨合金及其制备方法，涉及耐磨材料技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种高钒耐磨合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种耐磨材料
，特别是涉及一种高钒耐磨合金及其制备方法
。

技术介绍

[0002]金属零部件的磨损是材料的主要失效形式之一，据统计每年有
80
％的机械设备的失效是由磨损引起的，我国每年因球磨损耗近
300
万吨材料，各种破碎机衬板消耗近
80
万吨材料，轧钢轧辊消耗近
100
万吨，各种工程挖掘机
、
转载机
、
破碎机锤头等耐磨件消耗
150
万吨，每年损失可达几万亿
。
因此，提高材料的耐磨能力是矿山和建筑装备
、
钢铁冶金
、
石油化工等领域科研和工程人员一直追求的目标
。
[0003]耐磨材料主要包括高锰钢
、
高铬铸铁和高钒高速钢，其中，高钒高速钢由于利用硬度高的
VC
耐磨相抵抗磨损，所以具有更加优良的耐磨性
。
目前，关于高钒高速钢的专利技术专利已经有很多，主要集中于合金制备方法，以及复合轧辊和锤头的制备方法
。
其中，高速钢的耐磨性和硬度呈正相关，所以专利
(
申请号：
201210182532.2
和
201210578306.6)
公开的高碳高钒耐磨钢由于碳含量和钒含量仍然较低，所以制备出的高速钢硬度不足
HRC66
；专利r/>(
申请号：
200710017612.1)
公开的一种高碳高钒耐磨钢虽然最高硬度能够达到
HRC66
，但是成分中添加了
Y
和
Te
元素，不仅增加了制备成本，同时
Te
有毒活性高，不利于添加；专利
(
申请号：
201510065246.1)
公开的一种钒铬耐磨合金及其制备方法虽然明确了合金制备过程中添加的钒铁等原料的纯度，但是未明确合金中具体的钒含量，最终制备出的合金硬度在
HRC65
‑
67
之间；专利
(
申请号：
202110846432.4)
公开是一种锻造变形的高钒高速钢，为了能够进行热变形，合金中的
VC
含量仍然相对较低，所以耐磨性不足
。
专利
(
申请号：
202111428385.8)
公开是一种超高钒高速钢的制备方法，该方法用粉末冶金的方法把
VC
引入钢料中，并且在后续的热处理中需要深冷至
‑
196℃/24h
，但是，粉末冶金的方法成本高，对设备依赖性高，制备难度大
。
[0004]综上，亟需设计及制备一种硬度更高
(
耐磨性更好
)、
且具有一定冲击韧性的高钒耐磨合金；进一步地，亟需以简单的加工工艺，制备出高钒耐磨合金
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种高钒耐磨合金及其制备方法，主要目的在于设计一种硬度优异
、
耐磨性优异
、
且具有一定的冲击韧性的高钒耐磨合金
。
[0006]为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术实施例提供一种高钒耐磨合金，其中，以重量百分比含量计，所述高钒耐磨合金的化学成分为：
C 3
‑
5wt
％
、V 8
‑
15wt
％
、Cr 5
‑
9wt
％
、Mo 2
‑
4wt
％
、Mn 0.2
‑
0.7wt
％
、Si 0.5
‑
1.0wt
％
、Al 0.5
‑
1.0wt
％
、W 0.4
‑
1.0wt
％
、Ni 0.4
‑
1.0wt
％
、Co 0.5
‑
1.5wt
％
、Nb 0.2
‑
1.0wt
％
、B 0.1
‑
1wt
％
、N0.05
‑
0.15wt
％
、
余量为
Fe
及不可避免的杂质元素
。
[0008]优选的，在所述高钒耐磨合金中，
V
和
C
的重量百分比含量的比值
V/C
为2‑
3。
[0009]优选的，在所述高钒耐磨合金中，
Mn、B、Ni
的重量百分比含量之和
≥1.0wt
％
。
[0010]优选的，在所述高钒耐磨合金中，
Cr、W、Si
的重量百分比含量之和
≥5.5wt
％
。
[0011]优选的，所述高钒耐磨合金的微观组织包括马氏体和碳化物
(
所述碳化物分布在马氏体中
)
；其中，所述碳化物包括一次碳化物
VC
和二次碳化物
M7C3；所述一次碳化物
VC
呈非连续的网状骨架分布；所述二次碳化物
M7C3呈羽状
。
在此需要说明的是：一次碳化物指的是在铸造过程中形成的碳化物；而二次碳化物指的是通过热处理形成的碳化物
。
[0012]优选的，在所述高钒耐磨合金的微观组织中：所述碳化物的单位面积百分数为
35
‑
50
％；所述一次碳化物
VC
的单位面积百分数为
30
‑
40
％；所述二次碳化物
M7C3的单位面积百分数为
10
‑
20
％
。
[0013]优选的，所述高钒耐磨合金的晶粒尺寸在3级以上
。
在此，晶粒级数高，有利于韧性的提高
。
[0014]优选的，所述高钒耐磨合金的硬度
≥HRC68、
冲击韧性为5‑
20J/cm2。
[0015]再一方面，本专利技术实施例还提供了上述任一项所述的高钒耐磨合金的制备方法，其包括如下步骤：
[0016]1)
对合金原料进行熔炼处理，得到铸锭；
[0017]2)
对所述铸锭进行固溶处理，得到固溶处理后的合金；
[0018]3)
对所述固溶处理后的合金进行回火处理，得到高钒耐磨合金
。
[0019]优选的，在所述步骤
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高钒耐磨合金，其特征在于，以重量百分比含量计，所述高钒耐磨合金的化学成分为：
C 3
‑
5wt
％
、V 8
‑
15wt
％
、Cr 5
‑
9wt
％
、Mo 2
‑
4wt
％
、Mn 0.2
‑
0.7wt
％
、Si 0.5
‑
1.0wt
％
、Al 0.5
‑
1.0wt
％
、W 0.4
‑
1.0wt
％
、Ni0.4
‑
1.0wt
％
、Co 0.5
‑
1.5wt
％
、Nb 0.2
‑
1.0wt
％
、B 0.1
‑
1wt
％
、N 0.05
‑
0.15wt
％
、
余量为
Fe
及不可避免的杂质元素
。2.
根据权利要求1所述的高钒耐磨合金，其特征在于，在所述高钒耐磨合金中，
V
和
C
的重量百分比含量的比值
V/C
为2‑
3。3.
根据权利要求1所述的高钒耐磨合金，其特征在于，在所述高钒耐磨合金中，
Mn、B、Ni
的重量百分比含量之和
≥1.0wt
％
。4.
根据权利要求1所述的高钒耐磨合金，其特征在于，在所述高钒耐磨合金中，
Cr、W、Si
的重量百分比含量之和
≥5.5wt
％
。5.
根据权利要求1所述的高钒耐磨合金，其特征在于，所述高钒耐磨合金的微观组织包括马氏体和碳化物；其中，所述碳化物包括一次碳化物
VC
和二次碳化物
M7C3；所述一次碳化物
VC
呈非连续的网状骨架分布；所述二次碳化物
M7C3呈羽状
。6.
根据权利要求5所述的高钒耐磨合金，其特征在于，在所述高钒耐磨合金的微观组织中：所述碳化物的单位面积百分数为
35
‑
50
％；所述一次碳化物
VC
的单位面积百分数为

【专利技术属性】
技术研发人员：周亦胄，崔传勇，张瑞，周子荐，王广堂，孙晓峰，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：