專利名稱：一種耐磨鋼材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種耐磨鋼材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在金屬材料領(lǐng)域中，耐磨鋼作為低成本耐磨材料一直受到普遍重視。CN200510078257.X號申請涉及一種特別適用于鋼路道岔的高強度耐磨鋼及其 制造方法。其材質(zhì)化學(xué)成份按重量百分比為C 0.25-0.48，Si 0.6-1. 5，Mn 0.8-1.5， Crl-1. 5,Mo 0. 3-0. 5, V 0. 15-0. 25, Ti 0. 05-0. 15，P 彡 0. 03，S 彡 0. 025 ；制造工藝流程為 電弧爐冶煉一真空爐精煉一爐外鋼包精煉一鑄錠一初軋成坯一鍛造成型一形變熱處理。本 發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有耐磨性能優(yōu)良，強度和韌性指標(biāo)高，內(nèi)在質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)成本 低的優(yōu)點。CN200410013944. 9號申請公開一種高硬度高韌性耐磨鋼，其組成的重量百分比 如下:C :0. 25 0. 55，Si 0. 3 1. 5，Mn 1. 2 4. 5，Cr 0. 8 2. 5，Mo 0. 4 1. 5，Ni 0.3 1.0，？、3彡0.06，其余為？6，同時控制胞/(值在4.8 8.2之間。其通過控制加入 合金元素的含量及控制Mn/C值在4. 8 8. 2之間，提高了材料的淬硬性、淬透性和機械性 能，但其硬度有待進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述技術(shù)缺陷，提供一種耐磨鋼材料，該材料具有良好的 性能。本發(fā)明的另一目的是提供一種耐磨鋼材料的制備方法，該制備方法工藝簡單，生 產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種耐磨鋼材料，該材料以耐磨鋼為基體，在基體中分布著由鐵絲形成的金屬絲團，所 用鐵絲直徑為l_2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，鐵絲占材料的體積百分比為10-40%;
耐磨鋼基體的化學(xué)成分的重量百分含量C 0. 25-0. 60%, Si為0. 5% 1%，Mn為7_10%， Dy 為 0.5-1%, P<0. 08%, S <0. 25%,其余為 Fe。鐵絲的化學(xué)成分的重量百分含量C為0. 05-0. 09%, Si為0. 2% 0. 3%, Mn為 0. 25-0. 35%, P<0. 02%, S <0.025%,其余為 Fe。所述基體中還分布有化合物Mn4B和CuC2顆粒。一種耐磨鋼材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟
滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲的準備取直徑為l_2mm、成分重量百分含量C為0. 05-0. 09%，Si 為0. 2% 0. 3%, Mn為0. 25-0. 35%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余為Fe的鐵絲，控制鐵絲占 材料的體積百分比為10-40%;
按常規(guī)方法分別在其表面滲硼和鍍銅；分別形成滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲；滲硼鐵絲的表 面的滲硼層的厚度為100-200 μ m ；鍍銅鐵絲的表面的鍍銅層的厚度為100-300 μ m ；得到的滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲總體長度相當(dāng)；
按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲各取一根絲形成球狀的混合雙 絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10-15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲團的 松緊程度由鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；布置完畢后，將鑄 型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待鐵水澆注；
耐磨鋼材料基體的準備按重量百分含量C 0. 25-0. 60%，Si為0. 5% 1%，Mn為 7-10%, Dy為0. 5-1%, P<0. 08%, S <0. 25%,其余為!^e的耐磨鋼進行配料；耐磨鋼原料在 感應(yīng)電爐中熔化，形成液態(tài)鐵水，熔化溫度為1620-1660°C ；
將上述耐磨鋼鐵水澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型，液態(tài)鐵水將滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲包 圍，然后冷卻凝固，形成以耐磨鋼為基的其中分布有金屬絲團的材料。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下
1、本發(fā)明材料中的耐磨鋼含有大量的硼化物，因此硬度高，具有很好的耐磨性能。該材 料主要用于礦山、煤炭、建材等工業(yè)領(lǐng)域用的耐磨易損件，如筒體襯板、端襯板等。2、材料中的鐵絲自身具有相當(dāng)?shù)膹姸群洼^高的韌性，鐵絲和耐磨鋼的基體都是 鋼，因此鐵絲和耐磨鋼很容易結(jié)合起來，形成很好的冶金結(jié)合。這樣，鐵絲分布在脆性耐磨 鋼中，對材料具有很好的增強增韌作用。3、制備過程中，當(dāng)鋼水進入鑄型型腔與鐵絲接觸，鐵絲表面的Cu和B熔于鋼水，鋼 水中的Mn和C和鐵絲表面的Cu和B反應(yīng)形成Mn4B、CuC2，硬度高。形成的這些特殊化合 物分布在基體中進一步提高了材料的耐磨性。Cu固溶于鋼中，造成鋼基體的局部畸變，提高 材料的耐磨性能。4、Dy對耐磨鋼的組織具有顯著細化的作用，對于耐磨鋼的增韌有重要的作用。另 外C和Dy也會形成C和Dy化合物Dy3C，分布于基體中有助于材料耐磨性的提高。本發(fā)明 材料中P、S為雜質(zhì)，控制在允許的范圍。5、本發(fā)明材料不用貴重元素，主要合金元素又鐵絲帶入，鐵絲材料成本低，制備工 藝簡便，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)的合金材料性能好，而且非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的材料性能見表1。


圖1為本發(fā)明實施例一制得的耐磨鋼材料的金相組織。圖1可以看到在耐磨鋼與鐵絲結(jié)合良好。
具體實施例方式以下各實施例僅用作對本發(fā)明的解釋說明，其中的重量百分比均可換成重量g、kg 或其它重量單位。以下所用鐵絲均為市購，滲硼鐵和鍍銅層自制。實施例一
滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲的準備
取直徑為1mm、成分重量百分含量為C為0. 05%, Si為0. 2%, Mn為0. 25%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為Fe的鐵絲，控制鐵絲占材料的體積百分比為10%。按常規(guī)方法分別在其表面滲硼和鍍銅；分別形成滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲；滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲的總體長度相當(dāng)，滲硼鐵絲的表面的滲硼層的厚度為100 μ m ；鍍銅鐵絲的表面 的鍍銅層的厚度為ΙΟΟμπι;
按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲各取一根絲形成球狀的混合雙 絲金屬絲團，金屬絲團直徑為15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲團的松緊 程度由鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；布置完畢后，將鑄型的 上型蓋于下型上，合箱完畢后等待鐵水澆注；
耐磨鋼材料基體的準備按重量百分含量C 0. 25%，Si為0. 5%, Mn為7%，Dy為0. 5%, P<0. 08%, S <0. 25%,其余為！^的耐磨鋼進行配料；耐磨鋼原料在感應(yīng)電爐中熔化，熔化溫 度為 1635-16400C ；
將上述耐磨鋼鐵水澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型，液態(tài)鐵水將滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲包 圍，然后冷卻凝固，形成以耐磨鋼為基的其中分布有金屬絲團的材料。實施例二
耐磨鋼材料基體成分按重量百分含量C 0. 60%, Si為1%，Mn為10 Dy為1%， P<0. 08%, S <0. 25%,其余為！^進行配料。鐵絲成分的重量百分仿量為C為0. 09%, Si為0. 3%, Mn為0. 35%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。鐵絲直徑為2mm?？刂畦F絲占材料的體積百分比為40%。按常規(guī)方法分別在其表面滲硼和鍍銅；分別形成滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲；得到的滲 硼鐵絲和鍍銅鐵絲二者的總體長度相當(dāng)；滲硼鐵絲的表面的滲硼層的厚度為200 μ m ；鍍銅 鐵絲的表面的鍍銅層的厚度為300 μ m ；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制作帶鍍層的兩種金屬 絲混合的雙絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10cm。制備過程同實施例一。實施例三
耐磨鋼材料基體成分按重量百分含量c 0. 4%，Si為0. 7%, Mn為8%，Dy為0. 8%, P<0. 08%, S <0. 25%,其余為 Fe。鐵絲成分的重量百分仿量為C為0. 06%, Si為0. 25%, Mn為0. 3%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。鐵絲直徑為1.3mm?？刂畦F絲占材料的體積百分比為20%。按常規(guī)方法分別在其表面滲硼和鍍銅；分別形成滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲；得到的滲 硼鐵絲和鍍銅鐵絲二者的總體長度相當(dāng)；滲硼鐵絲的表面的滲硼層的厚度為150 μ m;鍍銅 鐵絲的表面的鍍銅層的厚度為200 μ m ；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制作帶鍍層的兩種金屬 絲混合的雙絲金屬絲團，金屬絲團直徑為15cm。制備過程同實施例一。對比實施例四原料配比不在本發(fā)明范圍內(nèi)的實例
耐磨鋼材料基體成分按重量百分含量c 0. 2%，Si為0. 3%, Mn為6%，Dy為0. 4%, P<0. 08%, S <0. 25%,其余為 Fe。鐵絲成分的重量百分仿量為C為0. 03%, Si為0. 1%, Mn為0. 2%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。鐵絲直徑為0.5mm?？刂畦F絲占材料的體積百分比為4%。鐵絲表面不滲硼，也不鍍銅。按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制作雙絲金屬絲團，金屬 絲團直徑為15cm。制備過程同實施例一。
對比實施例五原料配比不在本發(fā)明范圍內(nèi)的實例
耐磨鋼材料基體成分按重量百分含量C 0. 8%，Si為1\ Mn為11%，Dy為2%， P<0. 08%, S <0. 25%,其余為 Fe。鐵絲成分的重量百分仿量為C為0. 1%，Si為0. 4%, Mn為0. 4%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。鐵絲直徑為3mm?？刂畦F絲占材料的體積百分比為45%。按常規(guī)方法分別在其表面滲硼和鍍銅；分別形成滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲；滲硼鐵絲 和鍍銅鐵絲的的總體長度相當(dāng)；滲硼鐵絲的表面的滲硼層的厚度為300 μ m;鍍銅鐵絲的表 面的鍍銅層的厚度為400μπι;
滲硼鐵絲的表面的滲硼層的厚度為300μπι。鍍銅鐵絲的表面的鍍銅層的厚度為 400 μ m。按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制作帶鍍層的兩種金屬絲混合的雙絲金屬絲團，金屬絲 團直徑為10cm。制備過程同實施例一。表 權(quán)利要求
1.一種耐磨鋼材料，該材料以耐磨鋼為基體，在基體中分布著由鐵絲形成的金屬絲團， 所用鐵絲直徑為l-2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，鐵絲占材料的體積百分比為10-40%;耐磨鋼基體的化學(xué)成分的重量百分含量C 0. 25-0. 60%, Si為0. 5% 1%，Mn為7_10%， Dy 為 0. 5-1%, Ρ<0· 08%, S <0. 25%,其余為 Fe ；鐵絲的化學(xué)成分的重量百分含量C為0. 05-0. 09%，Si為0. 2% 0. 3%, Mn為 0. 25-0. 35%, Ρ<0. 02%, S <0. 02596，其余為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨鋼材料，其特征在于所述基體中還分布有化合物Μη4Β 和CuC2顆粒。
3.一種耐磨鋼材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲的準備取直徑為l_2mm、成分重量百分含量C為0. 05-0. 09%，Si 為0. 2% 0. 3%, Mn為0. 25-0. 35%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余為Fe的鐵絲，控制鐵絲占 材料的體積百分比為10-40%;按常規(guī)方法分別在其表面滲硼和鍍銅；分別形成滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲；滲硼鐵絲的表 面的滲硼層的厚度為100-200 μ m ；鍍銅鐵絲的表面的鍍銅層的厚度為100-300 μ m ；得到的 滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲總體長度相當(dāng)；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲各取一根絲形成球狀的混合雙 絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10-15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲團的 松緊程度由鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；布置完畢后，將鑄 型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待鐵水澆注；耐磨鋼材料基體的準備按重量百分含量C 0. 25-0. 60%，Si為0. 5% 1%，Mn為 7-10%, Dy為0. 5-1%, P<0. 08%, S <0. 25%,其余為!^e的耐磨鋼進行配料；耐磨鋼原料在 感應(yīng)電爐中熔化，形成液態(tài)鐵水，熔化溫度為1620-1660°C ；將上述耐磨鋼鐵水澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型，液態(tài)鐵水將滲硼鐵絲和鍍銅鐵絲包 圍，然后冷卻凝固，形成以耐磨鋼為基的其中分布有金屬絲團的材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耐磨鋼材料及其制備方法，該材料具有良好的性能。該制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。該材料以以耐磨鋼為基體，在基體中分布著由鐵絲形成的金屬絲團，所用鐵絲直徑為1-2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，鐵絲占材料的體積百分比為10-40%。
文檔編號C22C47/08GK102071378SQ20111000747
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者王玲, 范樂, 趙浩峰 申請人:南京信息工程大學(xué)