一种衬板用耐磨金属材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种衬板用耐磨金属材料及其制备方法，制备衬板用耐磨金属材料的原料按其重量百分比包括：Ti0.08％～0.14％、B0.002％～0.006％、Cu0.12％～0.48％、Ni0.25％～0.46％、Cr0.5％～1.26％、Mo0.15％～0.52％、RE0.10％～0.24％，余量为生铁和Q235废钢。本发明专利技术制备的衬板用耐磨金属材料的硬度大于63HRC，冲击韧性值可达34J/cm2～42J/cm2，磨损失重率仅为0.06％～0.12％，耐磨性好，并且制备方法简单，制备工艺易操作，生产成本低廉，适合大规模生产推广本发明专利技术。

Wear resistant metal material for lining board and preparation method thereof

The invention discloses a wear-resistant metal material for liner plate and a preparation method thereof. The raw materials for preparing the wear-resistant metal material for liner plate include Ti 0.08%-0.14%, B 0.002%-0.006%, Cu 0.12%-0.48%, Ni 0.25%-0.46%, Cr 0.5%-1.26%, Mo 0.15%-0.52%, RE 0.10%-0.24% by weight percentage. The allowance is pig iron and Q235 scrap. The hardness of the wear-resistant metal material for liner plate prepared by the invention is greater than 63HRC, the impact toughness value can reach 34J/cm2~42J/cm2, the wear weight loss rate is only 0.06%~0.12%, the wear resistance is good, the preparation method is simple, the preparation process is easy to operate, the production cost is low, and it is suitable for large-scale production and popularization of the invention.

【技术实现步骤摘要】
一种衬板用耐磨金属材料及其制备方法
本专利技术涉及金属材料的生产
，具体涉及一种衬板用耐磨金属材料及其制备方法。
技术介绍
耐磨金属材料被广泛应用于工业生产的各个领域，而随着科技进步和现代工业的高速发展，其使用寿命越来越成为影响现代设备生产效率的重要因素，虽然材料磨损不会因其金属工件灾难性的危害，但由于金属磨损而引起的能源和金属材料消耗增加等造成的经济损失十分惊人。在我国，每年由于工件磨损而造成的经济损失约400亿元人民币。因此研究和开发耐磨金属材料，以减少金属磨损，对国民经济发展有着重要意义。衬板一般是用来保护筒体，使筒体免受物料或研磨体的直接冲击和摩擦，同时也可利用不同形式的衬板来调整研磨体的运动状态，来增强研磨体对物料的粉碎作用，提高磨机的粉磨效率，降低金属消耗，这就要求衬板在具有一定的耐磨性外，还应具有较高的抗冲击性能。中国专利CN103114252A公开了一种制备衬板用低合金耐磨钢的方法，包括步骤：(1)将废钢等放入熔炼炉中进行熔炼，以50％功率加热，当电流稳定时，以95％功率加热；(2)当炉中的钢料有一半熔化时，加入铬铁、锰铁和硅铁；(3)当大部分钢料熔化时，加入1％的造渣剂；(4)出钢温度1560-1600℃，向炉中加入0.1％的铝进行脱氧处理，脱氧的同时把钒铁、铜铁加入熔炼炉中，2-3min后准备出钢；(5)把钛、钇合金变质剂放在浇包的底部；(6)在1480-1520℃浇注；(7)热处理工艺为900-920℃，保温2-3h，出炉后油冷淬火，回火温度200-240℃，回火时间2-4h。该专利除了具有碳钢的含碳量外，还添加有Cr、Mn、Si、V合金元素，可以进一步提高硬度和耐磨性，添加有Ni、Ti、Y合金元素，可以提高合金的晶粒细密、组织均匀和淬透性，但是该专利制备的低合金耐磨钢的耐磨性能不佳，硬度不够大。中国专利CN104087842A公开了一种中铬耐磨衬板，各成分剂重量百分比为：C0.65-0.8％、Mn0.6-0.8％、Si0.6-0.8％、Cr5.6-6.2％、Mo0.6-0.7％、B0.03-0.05％、Cu≤0.2％、P≤0.01％、Re0.02-0.1％，余量为Fe，制备方法包括以下步骤：制备砂型、原料熔炼，用珍珠砂覆盖液面、加入Re进行变质处理、加入钢包覆盖剂、进行浇铸、淬火处理和回火处理。该专利通过改善配方和加工工艺，来提高耐磨衬板的耐磨性、耐腐蚀性和韧性，但是该专利制备的中铬耐磨衬板的抗冲击性不佳。因此，急需一种硬度大、冲击韧性强、耐磨性好的衬板用耐磨金属材料及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供一种衬板用耐磨金属材料及其制备方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：制备衬板用耐磨金属材料的原料按其重量百分比包括：Ti0.08％～0.14％、B0.002％～0.006％、Cu0.12％～0.48％、Ni0.25％～0.46％、Cr0.5％～1.26％、Mo0.15％～0.52％、RE0.10％～0.24％，余量为生铁和Q235废钢。其中，Ti是非常活泼的金属元素，与O、N和C等元素都有极强的亲和力，生产加工中，Ti可以优先与N结合形成TiN，能够抑制BN的形成，以此来保证B元素对淬透性的作用，另外Ti可以与稀土元素共同作用，提高金属材料的等轴晶率，改善凝固组织；B在低合金的金属材料中可以提高金属材料的淬透性，适量的B在保证淬透性作用效果的同时还不会降低材料的冲击韧性，过高的B含量会使B与C结合，沿晶界生成大量有利于铁素体形核的颗粒，降低材料的淬透性和冲击韧性，因此本专利技术选取B的含量在0.002％～0.006％；Cu是非碳化物形成的元素，可以扩大奥氏体相区，使贝氏体和珠光体转变的孕育期增长，显著提高金属材料的淬透性；Ni的奥氏体形成的元素，固溶的Ni能稳定奥氏体和降低材料中各合金元素的扩散速率，明显提高钢的淬透性，Ni与Cr、Mo等元素复合加入可以提高淬透性效果；金属材料中添加Cr可以提高金属材料的淬透性，随着Cr元素含量的提高，金属材料的硬度和耐磨性有了明显提高，但当Cr的含量超过2.5％后，材料的硬度增加不明显，而冲击韧性会有一定下降，因此应选取适量的添加量；Mo可以提高金属材料在回火过程中的组织稳定性，使金属材料可以在较高温度下回火，进而有效的消除或降低材料的残余应力，提高金属材料的塑韧性；RE元素可以提高金属材料的强度和韧性，加入适量的RE元素，可以显著提高金属材料的强度、韧性和耐磨性。进一步的，RE包括：Eu0.05％～0.12％，Tb0.05％～0.12％。进一步的，生铁和Q235废钢的重量比为1:3～5。进一步的，制备衬板用耐磨金属材料的原料按其重量百分比包括：Ti0.11％、B0.004％、Cu0.30％、Ni0.35％、Cr0.88％、Mo0.33％、RE0.17％，余量为生铁和Q235废钢。进一步的，生铁中组分重量百分比为：C0.12％～0.20％，Mn0.35％～0.72％，Si≤0.20％，S≤0.06％，P≤0.045％，余量Fe。进一步的，Q235废钢中组分重量百分比为：C2.11％～3.12％，Mn0.35％～0.72％，Si1.2％～1.8％，S≤0.06％，P≤0.045％，余量Fe。本专利技术的另一专利技术目的在于提供一种衬板用耐磨金属材料的制备方法，包括如下步骤：步骤S10，按上述重量百分比称取制备衬板用耐磨金属材料的原料，将上述重量百分比的生铁和Q235废钢放到加热炉中，升温加热至熔化；步骤S20，将温度控制在1560℃～1630℃时，依次向步骤S10的加热炉中加入上述重量百分比的单质Ti、Cu、Ni、B、Cr和Mo，保温10分钟～20分钟，加入上述重量百分比的RE，保温3分钟～8分钟，在1530℃～1600℃温度下浇铸，得到铸件；步骤S30，将步骤S20得到的铸件经分段淬火处理后，再在220℃～350℃回火处理2小时～5小时，得到衬板用耐磨金属材料。进一步的，步骤S10中，升温加热的升温速率为15℃/min～25℃/min。进一步的，步骤S30中，分段淬火处理过程为：在200℃温度下装炉，保温1小时～1.5小时，升温至350℃～400℃，保温0.5小时～1.2小时，继续升温至900℃～950℃，保温1小时～1.5小时。更进一步的，升温的速率为25℃/min～45℃/min。本专利技术的优点是：1.本专利技术制备的衬板用耐磨金属材料以生铁和Q235废钢为主要原料，通过添加Ti、Cu、Ni、B、Cr、Mo和RE单质来调整金属材料的组分，在降低了生产成本的同时，提高了金属材料的耐磨性和抗冲击性；2.本专利技术制备的衬板用金属材料中添加有Ti、B和RE，优化调整B和Ti的元素组分比例，可以抑制BN的形成，保证B元素在提高金属材料淬透性作用的发挥，添加RE元素，可以细化晶粒、净化晶界、改变金属材料中夹杂物的形态和分布，可以提高金属材料的韧性和硬度；3.本专利技术制备的衬板用耐磨金属材料的硬度大于63HRC，冲击韧性值可达34J/cm2～42J/cm2，磨损失重率仅为0.06％～0.12％，耐磨性好，并且制备方法简单，制备工艺易操作，生产成本低廉，适合大规模生产推广。具体实施方式以下对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种衬板用耐磨金属材料，其特征在于，制备所述衬板用耐磨金属材料的原料按其重量百分比包括：Ti0.08％～0.14％、B0.002％～0.006％、Cu0.12％～0.48％、Ni0.25％～0.46％、Cr0.5％～1.26％、Mo0.15％～0.52％、RE0.10％～0.24％，余量为生铁和Q235废钢。

【技术特征摘要】
1.一种衬板用耐磨金属材料，其特征在于，制备所述衬板用耐磨金属材料的原料按其重量百分比包括：Ti0.08％～0.14％、B0.002％～0.006％、Cu0.12％～0.48％、Ni0.25％～0.46％、Cr0.5％～1.26％、Mo0.15％～0.52％、RE0.10％～0.24％，余量为生铁和Q235废钢。2.根据权利要求1所述的衬板用耐磨金属材料，其特征在于，所述RE包括：Eu0.05％～0.12％，Tb0.05％～0.12％。3.根据权利要求1所述的衬板用耐磨金属材料，其特征在于，所述生铁和Q235废钢的重量比为1:3～5。4.根据权利要求1所述的衬板用耐磨金属材料，其特征在于，制备所述衬板用耐磨金属材料的原料按其重量百分比包括：Ti0.11％、B0.004％、Cu0.30％、Ni0.35％、Cr0.88％、Mo0.33％、RE0.17％，余量为生铁和Q235废钢。5.根据权利要求1所述的衬板用耐磨金属材料，其特征在于，所述生铁中组分重量百分比为：C0.12％～0.20％，Mn0.35％～0.72％，Si≤0.20％，S≤0.06％，P≤0.045％，余量Fe。6.根据权利要求1所述的衬板用耐磨金属材料，其特征在于，所述Q235废钢中组分重量百分比为：C2.11％～3.12％，Mn0.35％～0...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵岚，张云帆，周建引，陈祥建，
申请(专利权)人：浙江工贸职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33