【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合金属材料，具体涉及wc增硬铁基复合材料，还涉及上述wc增硬铁基复合材料的制备方法。
技术介绍
1、近年来，随着精密器件、机械制造和材料生产等工业领域不断发展，铁基复合材料的应用范围越来越广，对其性能的需求也越来越高。wc增硬铁基复合材料由于同时兼备铁基材料较高的强度、良好的韧性、耐腐蚀性能和可加工性以及碳化钨的高熔点、高硬度和优良的稳定性等，被广泛应用于制造模具和刀具，以及内燃机活塞、连杆、缸套，汽车和摩托车制动器的耐磨件等领域，其在国防军工及航空航天领域上则是导弹控制尾翼、发射管、三脚架以及火箭发动机上的喷嘴等高温零部件的基础材料。但是，作为广泛用于高温耐磨零部件和传动件的材料，因与其他部件之间的往复相对摩擦运动，容易导致磨损失效，从而大大减小了其服役寿命。
2、随着现有切削刀具“断刀”和“崩刃”现象的不断发生，传统的用于制作切削刀具的铁基材料已经不能满足现代工业的特定要求，迫切需要铁基材料具备更高的硬度和耐磨损性能以及良好的强韧性。已有研究表明，向铁基材料中添加碳化钨颗粒作为增强相，可以显著提高铁基材料的硬度、强度以及耐磨性等性能。其中，碳化钨陶瓷颗粒由于硬度较高(显微硬度为17800mpa)，且与铁液几乎完全润湿(润湿角几乎为0)，因而是铁基材料良好的增强体，但是如何将碳化钨颗粒加入铁基材料中使其均匀分布在铁基体中从而发挥其高强度的性能优势是最为关键的。因此，本专利技术提供了wc增硬铁基复合材料及其制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目
2、本专利技术的另一个目的在于提供wc增硬铁基复合材料的制备方法。
3、本专利技术所采用一种技术方案是，wc增硬铁基复合材料，按照质量百分比由以下原料组分构成：c：3.4％～3.7％、si：2.2％～2.6％、mn：≤0.4％、s：≤0.03％、mg：0.03％～0.06％、re：0.02％～0.05％，余量为fe；以上各组分含量的质量百分数总和为100％。
4、本专利技术所采用另一种技术方案是，wc增硬铁基复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
5、步骤1、按照质量百分比称取原材料，原材料包括：原生铁q10、硅钡钙孕育剂、碳化硅预处理剂、fe/wc包芯线、增碳剂；
6、步骤2、将步骤1称取的原生铁q10置于熔炼炉中高温加热，熔化得到的铁水中；
7、步骤3、将步骤1称取的增碳剂，加入步骤2熔化的铁水中，增加碳的含量以保证目标碳当量；
8、步骤4、将步骤1称取的fe/wc包芯线，采用炉前喂丝的方法加入步骤3的铁水中，混合均匀后，继续在熔炼炉中进行熔化；
9、步骤5、将步骤1称取的硅钡钙孕育剂和碳化硅预处理剂按比例称量包好，放入铁水包中，再将步骤4中得到的铁水倒入装有硅钡钙孕育剂和碳化硅预处理剂的铁水包中，使孕育剂和预处理剂均匀充分熔化在铁水中，得到最终的铁水；
10、步骤6、将步骤5最终得到的铁水快速均匀地浇注入提前预制好的砂型模具中，使铁水注满整个型腔，待熔融状金属凝固后，得到铸件毛坯。
11、本专利技术的特点还在于，
12、步骤1中原材料按照质量百分比为，原生铁q10：65％～85％、硅钡钙孕育剂：0.50％～0.80％、碳化硅预处理剂：1.50％～3.70％、fe/wc包芯线：10％～30％、增碳剂：0.30％～0.50％；以上各原料含量的总和为100％；原材料中总的碳当量保持在4.3wt.％。
13、步骤2中加热速率为60℃/min～80℃/min，熔炼时间为10min～30min，熔炼炉高温熔化的温度为1500℃～1600℃。
14、步骤4中fe/wc复合粉体包芯线中铁粉的平均粒度为100μm，wc粉的平均粒度为20μm，且fe/wc复合粉体包芯线中wc粉的质量分数为10％～20％，铁粉的质量分数为80％～90％。
15、步骤5中碳化硅预处理剂添加量为步骤2所得到的铁水质量的2.7％～3.2％；硅钡钙孕育剂添加量为步骤2所得到的铁水质量的0.7％～0.8％。
16、步骤6中铁水浇注入砂型模具中的间隔时间不大于50s。
17、本专利技术的有益效果是，本专利技术具有以下优点：
18、(1)本专利技术wc增硬铁基复合材料中采用炉前喂丝的方法，加入了质量分数不低于10％的碳化钨颗粒，为传统的铁基体材料提供了优良的强度，进而大大提高了材料的整体硬度(硬度不低于60hrc)；
19、(2)本专利技术wc增硬铁基复合材料具备一定的自润滑性能，相比于现有的常用来制作切削刀具的硬质合金以及高速钢等金属材料其摩擦系数大大减小，耐磨损性能明显增加(摩擦系数小于0.2)；
20、(3)本专利技术wc增硬铁基复合材料由于具备了高强度高硬度和低摩擦系数，满足其在特殊工况下的服役需求，可以被用于多种大型机械的传动零部件以及航空航天、汽车工业等的重要工作部位。
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1.WC增硬铁基复合材料，其特征在于，按照质量百分比由以下原料组分构成：C：3.4％～3.7％、Si：2.2％～2.6％、Mn：≤0.4％、S：≤0.03％、Mg：0.03％～0.06％、Re：0.02％～0.05％，余量为Fe；以上各组分含量的质量百分数总和为100％。
2.WC增硬铁基复合材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
3.如权利要求2所述的WC增硬铁基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中原材料按照质量百分比为，原生铁Q10：65％～85％、硅钡钙孕育剂：0.50％～0.80％、碳化硅预处理剂：1.50％～3.70％、Fe/WC包芯线：10％～30％、增碳剂：0.30％～0.50％；以上各原料含量的总和为100％；原材料中总的碳当量保持在4.3wt.％。
4.如权利要求2所述的WC增硬铁基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中加热速率为60℃/min～80℃/min，熔炼时间为10min～30min，熔炼炉高温熔化的温度为1500℃～1600℃。
5.如权利要求2所述的WC增硬铁基复合材料的制备
6.如权利要求2所述的WC增硬铁基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤5中碳化硅预处理剂添加量为步骤2所得到的铁水质量的2.7％～3.2％；硅钡钙孕育剂添加量为步骤2所得到的铁水质量的0.7％～0.8％。
7.如权利要求2所述的WC增硬铁基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤6中铁水浇注入砂型模具中的间隔时间不大于50s。
...【技术特征摘要】
1.wc增硬铁基复合材料，其特征在于，按照质量百分比由以下原料组分构成：c：3.4％～3.7％、si：2.2％～2.6％、mn：≤0.4％、s：≤0.03％、mg：0.03％～0.06％、re：0.02％～0.05％，余量为fe；以上各组分含量的质量百分数总和为100％。
2.wc增硬铁基复合材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
3.如权利要求2所述的wc增硬铁基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中原材料按照质量百分比为，原生铁q10：65％～85％、硅钡钙孕育剂：0.50％～0.80％、碳化硅预处理剂：1.50％～3.70％、fe/wc包芯线：10％～30％、增碳剂：0.30％～0.50％；以上各原料含量的总和为100％；原材料中总的碳当量保持在4.3wt.％。
4.如权利要求2所述的wc增硬铁基复合材料的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵柯敏，杨鑫雨，沈德斌，杨超，蒋百铃，颜国君，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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