本发明专利技术提供了一种颗粒增强耐磨钢复合材料，按照重量百分比包括下列成分：Ｃ?１％～１．２％，Ｍｎ?１５％～１９％，Ｖ?２％～４％，Ｃｏ?０．２％～０．４％，Ｓｉ?０．０２％－０．０５％，Ｐｒ?０．０３％－０．０９％，Ｎｄ?０．０５％～０．２％，Ｇｄ?０．０５％～０．１％，余量为Ｆｅ。该耐磨钢复合材料上带有细小而分散的起耐磨作用的颗粒，因此该复合材料不仅普通力学性能优越，抗拉强度和冲击韧性得到提高，而且同时具有很好的耐磨作用。本发明专利技术还提供了一种颗粒增强耐磨钢复合材料的制备方法，本方法十分简便，生产的合金材料性能好，采用这种方法制备的颗粒增强耐磨钢复合材料，能够提高整体强度、硬度和耐磨性，延长寿命，而且生产成本低，非常便于工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于合金材料技术领 域。
技术介绍
目前金属材料领域中，钢材料的耐磨性能受到了越来越多的重视。现有的技术 中也已经公开了不少耐磨钢材料，中国专利CN200710135682. 7涉及一种稀土合金化耐磨 高锰钢，属于冶金领域。特点是采用高碳、高锰、Cr、稀土的成份配方，其组成重量的百 分比是C 0. 90-1. 30，Si :0. 30-0. 80，Mn :11· 00-14. 00，Cr :2· 00-2. 50，RE :0· 30-0. 35， S彡0. 03，P彡0. 06，其余为铁。中国专利CN200810058345. 7公开了一种对高锰钢进行钇 基重稀土变质处理的方法。该专利技术涉及一种对高锰钢采取稀土变质处理改善高锰钢组织和 提高力学性能的工艺，属于金属材料变质
首先熔炼废钢、加入锰铁，待炉料全部 熔化后，加入萤石和生石灰进行除渣，再插入纯铝除氧，然后在1410°C 1460°C时出炉充 入含有重稀土的钢包内，镇静后浇注，最后对铸件进行水韧处理。上述两种技术的耐磨钢材 料基体中无硬相，因此初始耐磨性能受到限制。中国CN200910218979.9公开了一种高锰钢基SiC颗粒表面复合材料的制备方 法，该方法首先对SiC颗粒进行表面处理，然后制备消失模模样，并在消失模模样相应于零 件的磨损面覆加SiC颗粒膏块，对处理后的模样按照常规消失模浇铸工艺进行造型、涂覆 涂料，浇注时采取负压实型铸造工艺，选用高锰钢作为浇铸基体材料，并将浇铸温度控制在 1350°C，浇注后空冷20min。铸型经冷却、脱型、清理后获得烧结较好的表面高锰钢基SiC颗 粒复合层。本技术中采取外加SiC颗粒制备复合材料，必须进行预处理，工序复杂，也难以 控制复合材料的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种颗粒增强耐磨钢复合材料及 其制备方法。本专利技术的颗粒增强耐磨钢复合材料，按照重量百分比包括下列成分C 1. 2 %, Mn 15 % 19 %，V 2 % 4 %，Co 0. 2 % 0. 4 %，SiO. 02 % -0. 05 %, Pr0.03% -0. 09%, Nd 0. 05% 0. 2%, Gd 0. 05% 0. 1%，余量为 Fe ；优选地，本专利技术的颗粒增强耐磨钢复合材料，按照重量百分比包括下列成分C1.1%, Mn 17%, V 3%, Co 0. 3%, Si 0. 03%, Pr 0. 06%, Nd 0. 01%, Gd 0. 08%，余量为 Fe。本专利技术的合金各成分及其成分的含量的选择基于下列理由Mn 含量为15% 19%，用于强化固溶体，保证力学性能，Mn含量低于15%，不能 保证力学性能，Mn含量高于19%，影响石墨化；C 含量为 1. 2%，C和V、Co形成硬质复杂碳化物，起耐磨和抵抗配副的破坏作用，能解决钢初始磨损严重的问题，大大提高使用寿命，提高性价比，C含量低于1%， 达不到效果；C含量高于1. 2%, C-Co-V硬质复杂化合物增多，会降低合金的塑性和抗拉强 度；V 含量为2% 4%，V和C、Co形成硬质复杂碳化物，起耐磨和抵抗配副的破坏作 用，能解决钢初始磨损严重的问题，大大提高使用寿命，提高性价比，V含量低于2%，达不 到效果；V含量高于4%，C-Co-V硬质复杂化合物增多，会降低合金的塑性和抗拉强度；Co 含量为0. 2% 0. 4%，Co和C、V形成硬质复杂碳化物，起耐磨和抵抗配副 的破坏作用，能解决钢初始磨损严重的问题，大大提高使用寿命，提高性价比，Co含量低于 0.2%，达不到效果；V含量高于0.4%，C-Co-V硬质复杂化合物增多，会降低合金的塑性和 抗拉强度；Si 含量为0.02% -0.05%，用于固溶强化，Si低于0. 02%，不能保证固溶强化； Si高于0. 05%，提高合金的脆性。Pr 含量为0. 03% -0. 09%, Pr和Nd、Gd共同作用可增加形核核心和抑制奥氏体 晶粒长，细化复杂化合物颗粒，Pr有圆整复杂化合物颗粒的作用。Pr低于0.03%，达不到 效果；Pr高于0. 09%, Pr为稀土元素，过多使用，不仅提高材料成本，也会形成一些过量化 合物，降低材料的力学性能；Nd 含量为0. 05% -0. 2%，Nd和Pr、Gd共同作用可增加形核核心和抑制奥氏体晶 粒长，细化复杂化合物颗粒。Nd低于0.05%，达不到效果；Nd高于0.2%，Nd为稀土元素， 过多使用，不仅提高材料成本，也会形成一些过量化合物，降低材料的力学性能；Gd 含量为0. 05% -0. l%，Gd和Pr、Nd共同作用可增加形核核心和抑制奥氏体晶 粒长，细化复杂化合物颗粒。Gd低于0.05%，起不到作用；Gd高于0. 1%, Gd为稀土元素， 过多使用，不仅提高材料成本，也会形成一些过量化合物，降低材料的力学性能；该耐磨钢复合材料上带有细小而分散的起耐磨作用的颗粒，因此该复合材料不仅 普通力学性能优越，抗拉强度和冲击韧性得到提高，而且同时具有很好的耐磨作用。本专利技术的颗粒增强耐磨钢复合材料的制备方法，包括下列步骤1)准备各组分的原料，其中C用增碳剂，铁用20钢板，Mn用纯锰片，Si用硅块，Co 用钴板，Pr、Nd和V分别用含Pr55%的镨铁、含Nd75%的钕铁和含V25%的钒铁，Gd用含 Gd60 %的钆铁，Pr、Nd和Gd原料的颗粒尺寸为3_7mm ；2)将C、Mn、Si、V、Co和Fe的原料加入电炉熔化，熔化温度为1590_1620°C，将Pr、 Nd和Gd的原料放在钢包的底部，将熔化好的钢液倒入底部装有Pr、Nd和Gd的原料的包 中，吹氩搅拌；当包内钢液温度达到1590°C时便浇铸成形，形成铸态颗粒增强耐磨钢复合 材料，再将材料经1050-1080°C奥氏体化后水韧处理后，即制备而成。本专利技术的颗粒增强耐磨钢复合材料的制备方法简便，生产的合金材料性能好，采 用这种方法制备的耐磨钢复合材料，能够提高整体强度、硬度和耐磨性，延长寿命。而且生 产成本低，非常便于工业化生产。附图说明图1为本专利技术实施例1制得的颗粒增强耐磨钢复合材料的金相组织。具体实施例方式实施例1本实施例的颗粒增强耐磨钢复合材料按照重量百分比包括下列成分C 1%, Mn 15%, V 2%, Co 0.2%，Si 0. 02%, Pr 0. 03%, Nd 0. 05%, Gd 0. 05%，余量为 Fe ；该颗粒 增强耐磨钢复合材料上带有细小而分散的起耐磨作用的颗粒。如图1所示，可以看到在钢 基体上分布有细小的V、Co复杂碳化物。本实施例的颗粒增强耐磨钢复合材料的制备，包括下列步骤1)准备各组分的原料，其中C用增碳剂，铁用20钢板，Mn用纯锰片，Si用硅块，Co 用钴板，Pr、Nd和V分别用含Pr55%的镨铁、含Nd75%的钕铁和含V25%的钒铁，Gd用含 Gd60 %的钆铁，Pr、Nd和Gd原料的颗粒尺寸为3_7mm2)将C、Mn、Si、V、Co和Fe的原料加入电炉熔化，熔化温度为1590_1620°C，将Pr、 Nd和Gd的原料放在钢包的底部，将熔化好的钢液倒入底部装有Pr、Nd和Gd的原料的包 中，吹氩搅拌；当包内钢液温度达到1590°C时便浇铸成形，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种颗粒增强耐磨钢复合材料，其特征在于，按照重量百分比包括下列成分：Ｃ １％～１．２％，Ｍｎ １５％～１９％，Ｖ ２％～４％，Ｃｏ０．２％～０．４％，Ｓｉ ０．０２％－０．０５％，Ｐｒ ０．０３％－０．０９％，Ｎｄ ０．０５％～０．２％，Ｇｄ ０．０５％～０．１％，余量为Ｆｅ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王玲，赵浩峰，李庆芳，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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