一种高温耐磨的Fe‑Co‑Cr‑Mo铁基合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种Fe‑Co‑Cr‑Mo铁基合金材料，组成相为铁素体固溶体+渗碳体+M23C6型碳化物+M6C型碳化物。本发明专利技术选择五种元素以特定含量比例经粉末冶金法制得的合金，其具有高熔点的富钼M6C型碳化物和富铬M23C6型碳化物组成相，从而在强度、硬度、耐磨性及耐高温方面表现突出。本发明专利技术所得合金材料组织构成相比现有合金更加稳定，其强度、硬度冲击韧性均有所提高。所得合金材料的硬度为40‑60HRC，冲击韧性(U型缺口)为3.0～3.5J/cm

Fe Co Cr Mo iron-based alloy material and a preparation method thereof. The high temperature wear resistance

The present invention relates to a Fe Co Cr Mo iron-based alloy material, composed of ferrite solid solution + cementite type carbides of +M23C6 +M6C carbides. The invention selects five kinds of elements in a specific proportion of alloy prepared by powder metallurgy, the high melting molybdenum rich M6C carbides and chromium carbide M23C6 type phases, resulting in the strength, hardness and wear resistance and high temperature resistance performance. Compared with the existing alloy, the microstructure of the alloy material obtained by the invention is more stable, and the strength, hardness and impact toughness of the alloy material are improved. The alloy hardness is 40 60HRC, impact toughness (U gap) is 3 ~ 3.5J/cm

【技术实现步骤摘要】
一种高温耐磨的Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料及其制备方法
本专利技术涉及一种耐高温耐磨，具有优良综合性能的Fe-Co-Cr-Mo粉末冶金铁基合金材料及其制备方法，属于粉末冶金

技术介绍
在冶金、石油、化工及汽车等工业和机械设备中存在高温下承受强烈摩擦磨损和冲击作用下的机械运动零部件，要求材料在高温条件下满足冲击韧性和强度的同时，具有更加优异的耐磨性。现有的铁基合金材料通常都能满足冲击韧性和强度，但耐磨性仍然不够理想，因此有必要对铁基合金材料的耐磨损性做进一步深入研究，满足工业装备更高的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在高温条件下兼具优异的耐磨性、冲击韧性和强度的Fe-Co-Cr-Mo粉末冶金铁基合金材料应用于冶金、石油、化工及汽车等工业和机械设备中机械运动零部件中。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料，其组成相为：铁素体固溶体+渗碳体+M23C6型碳化物+M6C型碳化物。所述Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料中：Co的质量分数为4～8(wt％)Cr的质量分数为2～6(wt％)Mo的质量分数2～6(wt％)C的质量分数为1～5(wt％)余量为Fe。本专利技术选择五种元素以特定含量比例经粉末冶金法制得的合金，其具有高熔点的富钼M6C型碳化物和富铬M23C6型碳化物组成相，从而在强度、硬度、耐磨性及耐高温方面表现突出。本专利技术所得合金材料组织构成相比现有合金更加稳定，其强度、硬度冲击韧性均有所提高。所得合金材料的硬度为40-60HRC，冲击韧性(U型缺口)为3.0～3.5J/cm2。本专利技术还提供一种Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料的制备方法，将铬粉、钼粉、钴粉、石墨、硬脂酸锌、铁粉混合，所得混料经球磨、固结成型、热处理后即得。其中，所述混料中各组分质量百分比如下：4％～8％的铬粉，2％～6％的钼粉，4％～8％的钴粉，1％～5％的石墨，适量的硬脂酸锌，余量为铁粉。优选地，各组分质量百分比如下：7％的铬粉，7％的钼粉，6％的钴粉，2％的石墨，适量的硬脂酸锌。所述混料可通过压制+烧结的方式固结成型，或者通过热等静压方式固结成型。其中，所述压制+烧结的方式固结成型中，压制压力为200-500MPa。其中，所述压制+烧结的方式固结成型中，真空烧结过程为：800-1050℃保温20-60分钟，1240-1250℃，保温50-120分钟，冷却。其中，所述热等静压方式固结成型中，温度为1000-1300℃，保温3-4小时，压力为100-200MPa。其中，所述热处理过程为：将固结成型产物在800-1200℃保温20-60分钟，再淬火、回火处理。其中，回火温度为500-700℃。优选地，将固结成型产物在980℃保温30分钟，淬火、回火处理，冷至室温。采用本专利技术的方法可以依据零部件尺寸选取压制的模具，从而制备接近最终尺寸的产品，甚至是最终产品，方法简单。本专利技术通过调整固结成型和热处理工艺条件，有效控制合金材料生产过程中各相的形成，所得组成相铁素体固溶体+渗碳体+M23C6型碳化物+M6C型碳化物具有更优异的耐磨损性，其强度、硬度、冲击韧性均有所提高。所得合金材料的硬度为40-60HRC，冲击韧性(U型缺口)为3.0～3.5J/cm2。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围，不应理解为本专利技术上述主体的范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出的各种替换和变更，均应包括在本专利技术的范围内。本专利技术中，如无特殊说明，所有百分数均为质量百分数。实施例1一种Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料所述Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料具有铁素体固溶体+渗碳体+M23C6型碳化物+M6C型碳化物的组成相，其中：Co的质量分数为7(wt％)，Cr的质量分数为3(wt％)，Mo的质量分数3(wt％)，C的质量分数为1(wt％)，余量为Fe。实施例2一种Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料所述Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料具有铁素体固溶体+渗碳体+M23C6型碳化物+M6C型碳化物的组成相，其中：Co的质量分数为8(wt％)，Cr的质量分数为6(wt％)，Mo的质量分数6(wt％)，C的质量分数为2(wt％)，余量为Fe。实施例3一种Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料所述Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料具有铁素体固溶体+渗碳体+M23C6型碳化物+M6C型碳化物的组成相，其中：Co的质量分数为5(wt％)，Cr的质量分数为6(wt％)，Mo的质量分数6(wt％)，C的质量分数为2(wt％)，余量为Fe。实施例4一种Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料的制备方法实施例1所述的合金材料的制备方法包括如下步骤：(1)称取7％的铬粉，6％的钼粉，6％的钴粉和2％的石墨，适量的硬脂酸锌，余量为铁粉，混匀，放入球磨机中球磨4h；(2)将球磨后的粉末在压力机上压制成型，压制压力为300MPa；(3)将压制成型后的生坯放入卧式真空烧结炉中升温至1050℃保温60分钟，再升温至1240℃保温80分钟、冷却；(4)将产物放入马弗炉中，在980℃保温30分钟，然后迅速取出淬火，最后进行回火处理，回火后冷至室温。实施例5一种Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料的制备方法采用实施例1的方法制备合金材料，区别在于：步骤(2)为：依据零件的实际尺寸和形状选择包套，将球磨后的粉末填充入包套中，然后放入热等静压炉中固结，温度为1100℃-1200℃，保温时间3小时，压力为100MPa。效果验证试验采用本领域常规检测方法，检测实施例1-3所得的合金材料的硬度为40-45HRC，冲击韧性(U型缺口)为3.0～3.5J/cm2。磨损量测试方法：将实施例1-3所得合金材料进行高温磨损实验，温度1500℃，试验时间200小时，材料表面磨损深度小于0.15mm。说明其在高温条件下仍具有较好的耐损性能。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本专利技术作了详尽的描述，但在本专利技术基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本专利技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本专利技术要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Fe‑Co‑Cr‑Mo铁基合金材料，其特征在于，组成相为铁素体固溶体+渗碳体+M23C6型碳化物+M6C型碳化物；所述Fe‑Co‑Cr‑Mo铁基合金材料由如下方法制得：将铬粉、钼粉、钴粉、石墨、硬脂酸锌、铁粉混合，所得混料经球磨、固结成型、热处理后即得；其中，所述混料通过压制+烧结的方式固结成型，或者通过热等静压方式固结成型；所述压制+烧结的方式固结成型中，压制压力为200‑500MPa；真空烧结过程为：800‑1050℃保温20‑60分钟，1240‑1250℃保温50‑120分钟，冷却；所述热等静压方式固结成型中，温度为1000‑1300℃，保温3‑4小时，压力为100‑200MPa；所述热处理过程为：将固结成型产物在800‑1200℃保温20‑60分钟，再淬火、回火处理；所述Fe‑Co‑Cr‑Mo铁基合金材料中：Co的质量分数为4～8wt％Cr的质量分数为2～6wt％Mo的质量分数2～6wt％C的质量分数为1～5wt％余量为Fe。

【技术特征摘要】
1.一种Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料，其特征在于，组成相为铁素体固溶体+渗碳体+M23C6型碳化物+M6C型碳化物；所述Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料由如下方法制得：将铬粉、钼粉、钴粉、石墨、硬脂酸锌、铁粉混合，所得混料经球磨、固结成型、热处理后即得；其中，所述混料通过压制+烧结的方式固结成型，或者通过热等静压方式固结成型；所述压制+烧结的方式固结成型中，压制压力为200-500MPa；真空烧结过程为：800-1050℃保温20-60分钟，1240-1250℃保温50-120分钟，冷却；所述热等静压方式固结成型中，温度为1000-1300℃，保温3-4小时，压力为100-200MPa；所述热处理过程为：将固结成型产物在800-1200℃保温20-60分钟，再淬火、回火处理；所述Fe-Co-Cr-Mo铁基合金材料中：Co的质量分数为4～8wt％Cr的质量分数为2～6wt％Mo的质量分数2～6wt％C的质量分数为1～5wt％...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜锋，尹志民，张雨龙，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43