本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種精軋機(jī)導(dǎo)輥用高溫耐磨合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

導(dǎo)輥是在型鋼軋制過(guò)程中，使軋鋼件發(fā)生塑性變形的的部件，主要承受軋制時(shí)的動(dòng)靜載荷，磨損，軋機(jī)導(dǎo)輥因其長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境下且又承受激熱激冷的沖擊，使得導(dǎo)輥的使用壽命短、消耗量大、更換頻繁，并已成為目前制約鋼材生產(chǎn)的瓶頸之一。

早期的導(dǎo)輥材料是合金碳鋼和鑄鐵，其產(chǎn)品耐磨性差、使用壽命低，后來(lái)使用WC硬質(zhì)合金，雖然有效地改善了其耐磨性，但是仍然存在脆性大、耐激熱激冷性差，使用中會(huì)發(fā)生“粘鋼”現(xiàn)象，導(dǎo)致紅鋼不能順利軋制，進(jìn)而影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量，鎳基導(dǎo)衛(wèi)材料抗熱沖擊性能和抗高溫氧化性能好，但是其價(jià)格昂貴，經(jīng)濟(jì)效益差，目前，軋機(jī)導(dǎo)輥大多采用奧氏體耐熱鋼，該材質(zhì)具有較好的高溫穩(wěn)定性和韌性，但是其高溫耐磨性差，致使產(chǎn)品磨損嚴(yán)重，使用壽命低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種精軋機(jī)導(dǎo)輥用高溫耐磨合金材料及其制備方法，通過(guò)采用的鈦與碳形成碳化鈦，通過(guò)調(diào)整碳含量可以使導(dǎo)輥材料的硬度達(dá)到HRC60～75。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明為一種精軋機(jī)導(dǎo)輥用高溫耐磨合金材料，包括該高溫耐磨合金材料的各組分按質(zhì)量百分比的構(gòu)成為：C：3.5～3.8％，Cr：10.5～15.5％，N：2.5～2.8％，Ti：2.5～2.8％，余量為Fe，且Cr和C之間的質(zhì)量百分比的比例為：Cr/C＝3～5，Ti和C之間的質(zhì)量百分比的比例為：Ti/C＝1～1.5。

進(jìn)一步地，所述該高溫耐磨合金材料還包含了Si和Mn，Si和Mn所占的質(zhì)量百分比分別為：Si：0.8～1.10％，Mn：0.8～1.0％。

進(jìn)一步地，所述該高溫耐磨合金材料還包含了Mo和V；Mo和V所占的質(zhì)量百分比分別為：Mo：1.2～2.3％、V：0.2～0.4％。

進(jìn)一步地，所述該高溫耐磨合金材料包含的N通過(guò)滲氮方式合成。

一種精軋機(jī)導(dǎo)輥用高溫耐磨合金材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，配料及裝料：將廢鋼、鈦、鉬鐵、鉻鐵、錳鐵、硅鐵、釩鐵按以下化學(xué)成分的質(zhì)量百分比進(jìn)行原材料的配料：C：3.5～3.8％，Cr：10.5～15.5％，N：2.5～2.8％，Ti：2.5～2.8％，Si：0.8～1.10％，Mn：0.8～1.0％，Mo：1.2～2.3％、V：0.2～0.4％；

步驟二，將廢鋼、鉬鐵、鈦、鉻鐵和釩鐵在裝料時(shí)加入感應(yīng)電爐；

步驟三，將錳鐵、硅鐵在熔煉過(guò)程中加入感應(yīng)電爐。

進(jìn)一步地，所述步驟二，將廢鋼、鉬鐵、鈦、鉻鐵和釩鐵在裝料時(shí)加入感應(yīng)電爐，當(dāng)合金溶液溫度達(dá)到1600℃時(shí)，將錳鐵、硅鐵在熔煉過(guò)程中加入感應(yīng)電爐進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)合金溶液升溫至1660℃且圓杯試樣收縮良好時(shí)，拔出一半爐渣，插入0.2％的硅鈣進(jìn)一步脫氧，然后往渣面上撒一層石灰粉和鋁粉的脫氧劑，當(dāng)合金溶液溫度達(dá)到1680℃以上時(shí)，除去全部爐渣，隨即加入0.07％的冰晶石粉并將鋁垂直插入爐底，然后攪拌鋼液，停電傾爐出鋼，獲得液態(tài)的高溫耐磨合金材料，即合金材料鋼液，冷卻后即得軋機(jī)導(dǎo)輥用高溫耐磨合金材料。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明中的高溫耐磨合金材料中采用的鈦與碳形成碳化鈦，在晶格位置上碳原子與鈦原子是等價(jià)的,碳化鈦原子間以很強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合,具有類似金屬的若干特性,如高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和硬度，有良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性,在溫度極低時(shí)甚至表現(xiàn)出超導(dǎo)性。

2、本發(fā)明的高溫耐磨合金通過(guò)調(diào)整碳含量可以使導(dǎo)輥材料的硬度達(dá)到HRC60～75，它不僅硬度高，而且加入了1.2～2.0％的硅，能與鉻形成致密的氧化層保護(hù)膜，具備了良好的抗高溫氧化性能，而且加入的C、Cr、V和Mo能較好地提高合金的淬透性，其中V還能細(xì)化晶粒生成熔點(diǎn)高，硬度高的VC碳化物，使熱處理后的導(dǎo)輥具有更高的高溫耐磨性和高溫?zé)釓?qiáng)性。

當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

一種精軋機(jī)導(dǎo)輥用高溫耐磨合金材料，包括該高溫耐磨合金材料的各組分按質(zhì)量百分比的構(gòu)成為：C：3.5％，Cr：10.5％，N：2.5％，Ti：2.5％，余量為Fe，且Cr和C之間的質(zhì)量百分比的比例為：Cr/C＝3，Ti和C之間的質(zhì)量百分比的比例為：Ti/C＝1。

其中，該高溫耐磨合金材料還包含了Si和Mn，Si和Mn所占的質(zhì)量百分比分別為：Si：0.8％，Mn：0.8％。

其中，該高溫耐磨合金材料還包含了Mo和V；Mo和V所占的質(zhì)量百分比分別為：Mo：1.2％、V：0.2％。

其中，該高溫耐磨合金材料包含的N通過(guò)滲氮方式合成。

一種精軋機(jī)導(dǎo)輥用高溫耐磨合金材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一，配料及裝料：將廢鋼、鈦、鉬鐵、鉻鐵、錳鐵、硅鐵、釩鐵按以下化學(xué)成分的質(zhì)量百分比進(jìn)行原材料的配料：C：3.5％，Cr：10.5％，N：2.5％，Ti：2.5％，Si：0.8％，Mn：0.8％，Mo：1.2％、V：0.2％；

步驟二，將廢鋼、鉬鐵、鈦、鉻鐵和釩鐵在裝料時(shí)加入感應(yīng)電爐；

步驟三，將錳鐵、硅鐵在熔煉過(guò)程中加入感應(yīng)電爐。

其中，步驟二，將廢鋼、鉬鐵、鈦、鉻鐵和釩鐵在裝料時(shí)加入感應(yīng)電爐，當(dāng)合金溶液溫度達(dá)到1600℃時(shí)，將錳鐵、硅鐵在熔煉過(guò)程中加入感應(yīng)電爐進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)合金溶液升溫至1660℃且圓杯試樣收縮良好時(shí)，拔出一半爐渣，插入0.2％的硅鈣進(jìn)一步脫氧，然后往渣面上撒一層石灰粉和鋁粉的脫氧劑，當(dāng)合金溶液溫度達(dá)到1680℃以上時(shí)，除去全部爐渣，隨即加入0.07％的冰晶石粉并將鋁垂直插入爐底，然后攪拌鋼液，停電傾爐出鋼，獲得液態(tài)的高溫耐磨合金材料，即合金材料鋼液，冷卻后即得軋機(jī)導(dǎo)輥用高溫耐磨合金材料。

常溫性能測(cè)試：

微觀硬度：基體中細(xì)小、彌散、均勻分布的碳化物的顯微硬度為HV1600～1680；宏觀硬度：導(dǎo)衛(wèi)工作表面層硬度HRC65.8～66.5；沖擊韌性：11J/m2。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)試，平均使用壽命為：過(guò)鋼量2320噸。

實(shí)施例二

一種精軋機(jī)導(dǎo)輥用高溫耐磨合金材料，包括該高溫耐磨合金材料的各組分按質(zhì)量百分比的構(gòu)成為：C：3.8％，Cr：15.5％，N：2.8％，Ti：2.8％，余量為Fe，且Cr和C之間的質(zhì)量百分比的比例為：Cr/C＝5，Ti和C之間的質(zhì)量百分比的比例為：Ti/C＝1.5。

其中，該高溫耐磨合金材料還包含了Si和Mn，Si和Mn所占的質(zhì)量百分比分別為：Si：1.10％，Mn：1.0％。

其中，該高溫耐磨合金材料還包含了Mo和V；Mo和V所占的質(zhì)量百分比分別為：Mo：2.3％、V：0.4％。

其中，該高溫耐磨合金材料包含的N通過(guò)滲氮方式合成。

一種精軋機(jī)導(dǎo)輥用高溫耐磨合金材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一，配料及裝料：將廢鋼、鈦、鉬鐵、鉻鐵、錳鐵、硅鐵、釩鐵按以下化學(xué)成分的質(zhì)量百分比進(jìn)行原材料的配料：C：3.8％，Cr：15.5％，N：2.8％，Ti：2.8％，Si：1.10％，Mn：1.0％，Mo：2.3％、V：0.4％；

步驟二，將廢鋼、鉬鐵、鈦、鉻鐵和釩鐵在裝料時(shí)加入感應(yīng)電爐；

步驟三，將錳鐵、硅鐵在熔煉過(guò)程中加入感應(yīng)電爐。

其中，步驟二，將廢鋼、鉬鐵、鈦、鉻鐵和釩鐵在裝料時(shí)加入感應(yīng)電爐，當(dāng)合金溶液溫度達(dá)到1600℃時(shí)，將錳鐵、硅鐵在熔煉過(guò)程中加入感應(yīng)電爐進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)合金溶液升溫至1660℃且圓杯試樣收縮良好時(shí)，拔出一半爐渣，插入0.2％的硅鈣進(jìn)一步脫氧，然后往渣面上撒一層石灰粉和鋁粉的脫氧劑，當(dāng)合金溶液溫度達(dá)到1680℃以上時(shí)，除去全部爐渣，隨即加入0.07％的冰晶石粉并將鋁垂直插入爐底，然后攪拌鋼液，停電傾爐出鋼，獲得液態(tài)的高溫耐磨合金材料，即合金材料鋼液，冷卻后即得軋機(jī)導(dǎo)輥用高溫耐磨合金材料。

常溫性能測(cè)試：

微觀硬度：基體中細(xì)小、彌散、均勻分布的碳化物的顯微硬度為HV1700～1750；宏觀硬度：導(dǎo)衛(wèi)工作表面層硬度HRC67.5～69.5；沖擊韌性：11J/m2。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)試，平均使用壽命為：過(guò)鋼量2120噸。

實(shí)施例三

一種精軋機(jī)導(dǎo)輥用高溫耐磨合金材料，包括該高溫耐磨合金材料的各組分按質(zhì)量百分比的構(gòu)成為：C：3.75％，Cr：12.5％，N：2.62％，Ti：2.7％，余量為Fe，且Cr和C之間的質(zhì)量百分比的比例為：Cr/C＝3.5，Ti和C之間的質(zhì)量百分比的比例為：Ti/C＝1.25。

其中，該高溫耐磨合金材料還包含了Si和Mn，Si和Mn所占的質(zhì)量百分比分別為：Si：1.1％，Mn：1.0％。

其中，該高溫耐磨合金材料還包含了Mo和V；Mo和V所占的質(zhì)量百分比分別為：Mo：1.8％、V：0.3％。

其中，該高溫耐磨合金材料包含的N通過(guò)滲氮方式合成。

一種精軋機(jī)導(dǎo)輥用高溫耐磨合金材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，配料及裝料：將廢鋼、鈦、鉬鐵、鉻鐵、錳鐵、硅鐵、釩鐵按以下化學(xué)成分的質(zhì)量百分比進(jìn)行原材料的配料：C：3.75％，Cr：12.5％，N：2.62％，Ti：2.7％，Si：1.1％，Mn：1.0％，Mo：1.8％、V：0.3％；

步驟二，將廢鋼、鉬鐵、鈦、鉻鐵和釩鐵在裝料時(shí)加入感應(yīng)電爐；

步驟三，將錳鐵、硅鐵在熔煉過(guò)程中加入感應(yīng)電爐。

其中，步驟二，將廢鋼、鉬鐵、鈦、鉻鐵和釩鐵在裝料時(shí)加入感應(yīng)電爐，當(dāng)合金溶液溫度達(dá)到1600℃時(shí)，將錳鐵、硅鐵在熔煉過(guò)程中加入感應(yīng)電爐進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)合金溶液升溫至1660℃且圓杯試樣收縮良好時(shí)，拔出一半爐渣，插入0.2％的硅鈣進(jìn)一步脫氧，然后往渣面上撒一層石灰粉和鋁粉的脫氧劑，當(dāng)合金溶液溫度達(dá)到1680℃以上時(shí)，除去全部爐渣，隨即加入0.07％的冰晶石粉并將鋁垂直插入爐底，然后攪拌鋼液，停電傾爐出鋼，獲得液態(tài)的高溫耐磨合金材料，即合金材料鋼液，冷卻后即得軋機(jī)導(dǎo)輥用高溫耐磨合金材料。

常溫性能測(cè)試：

微觀硬度：基體中細(xì)小、彌散、均勻分布的碳化物的顯微硬度為HV1650～1720；宏觀硬度：導(dǎo)衛(wèi)工作表面層硬度HRC65.5～67.5；沖擊韌性：11J/m2。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)試，平均使用壽命為：過(guò)鋼量2150噸。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

以上公開(kāi)的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒(méi)有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施方式。顯然，根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書(shū)選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書(shū)及其全部范圍和等效物的限制。