本发明专利技术公开一种无铬高硼耐磨合金及其制备方法，属于钢铁耐磨材料领域。合金的化学成分为（重量百分比）为：C0.53～0.68%，B1.0～4.5%，Si0.75～1.0%，Mn0.45～1.0%，Ce0.01～0.20%，S0.03～0.06%，P0.05～0.08%，其余为Fe以及不可避免的杂质，硬度在45HRC～58HRC，冲击韧性为20J～10J。合金利用电炉生产，熔炼浇铸后经过热处理使用。合金不含铬，价格低廉，综合性能良好，生产成本低、工艺简单、操作性强。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢铁耐磨材料领域，特别是。
技术介绍
铬系白ロ铸铁，是应用最为成熟的钢铁耐磨材料之一。然而，近年来，由于资源匮乏，价格飞涨，含铬耐磨合金的应用越来越受到限制。硼作为地壳中富有元素，以硼代铬，具有重要意义。 上世纪90年代初，澳大利亚Queensland大学材料系的研究人员在高铬合金的基础上，添加部分硼，开发了铁铬硼合金。随后，ー些研究者基于铬系合金，开发了含硼铬系耐磨合金，例举如下 中国专利技术专利ZL200410089538. O公开了ー种高硼铸造铁基耐磨合金，其主要化学成分是(重量％) :0· 15 O. 70C，0. 3 I. 9Β，0· 3 O. 8Cr，0. 4 O. 8Si，0. 6 I. 3Μη，0· 05 O. 20Ce，O. 02 O. IOLa, O. 005 O. 018Ca, O. 04 O. 18K, O. 08 O. 25A1，S〈0. 04，Ρ〈0· 04，其余为Fe。该合金中含有Cr、Ce、La等，生产成本较高。中国专利技术专利ZL200610105251. I公开了ー种高硼耐磨铸钢及其制备方法，其化学成分重量百分比为c 0. 10% O. 50 % ；B 0. 8% 5. O % ；Cu :0. 3% O. 6% ；Mn O. 8% 2. 0% ；Cr 1. 0% 2. 5% ；Si<l. 5% ；Ti ；0. 08% O. 20% ；Ce :0. 04% O. 12% ；Mg O. 02% O. 18% ；N 0. 06% O. 18% ；S<0. 05% ;Ρ〈0· 05% ;余量为Fe和不可避免的微量杂质。这种高硼铸钢具有较好的力学性能，但铬依然是其中不可缺的合金元素，成本高。中国专利技术专利申请公开说明书200810049365.8公开了ー种高碳高硼耐磨合金及其制备方法，其公开的合金成分为C :1. O I. 8%，B :3. 8 6. 5%，Mo :0. 3 O. 8%，Ni O. 3 I. O %，Cr 0. 3 2. 0%, Mn 0. 5 I. 0%, Si 0. 5 I. 0%, S〈0. 05%, Ρ〈0· 05%,余量为铁。该种合金依然使用较多的Cr、Ni、Mo合金元素。中国专利技术专利ZL200810104992. 7公开了高硼低碳耐磨铸钢及其热处理方法，其公开的合金成分重量百分比为0· 15 O. 30C，1·5 2·5Β，2. 6 3. OSi，I. 4 I. 8Cr，O. 5 O. 8Μη，0· 05 O. 12Ce，0. 03 O. 15V, O. 03 O. 15Ti，P〈0. 05，S〈0. 05，余量为 Fe。仍加入大量的Cr以及V、Ti等元素。可见，目前含硼耐磨合金实际上均是在铬系合金基础上发展而来，均含有较多的铬、镍、钥、钒等合金元素，生产成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。该合金以硼代铬，且能够通过控制硼碳和稀土变质处理，有效调节性能，能够使合金同时保持很高的硬度和韧性，以满足不同エ况条件的性能要求，其生产エ艺简单，成本低廉。本专利技术的技术方案是无铬高硼耐磨合金的化学成分重量百分比为C O. 53 O. 68%, B I. O 4. 5%, Si O. 75 I. 0%, Mn O. 45 I. 0%, Ce O. 01 O. 20%, S O. 03 O. 06%，P O. 05 O. 08%，其余为Fe以及不可避免的微量杂质，硬度为45HRC 58HRC，冲击韧性为20J IOJ0其制备エ艺如下 (1)将废钢、生铁、硼铁、硅铁、锰铁、铈铁、增碳剂等炉料按上述合金 成分及各元素的收得率进行配料； (2)熔炼钢液前先将硼铁与铈铁粉碎成直径为Imm 5_的颗粒并完全烘干，然后将干燥后的硼铁颗粒置于干燥的浇包底部，铈铁颗粒先不放入浇包中； (3)废钢、生铁、硅铁、锰铁、增碳剂等炉料烘干后，先将称量好的废钢、生铁与增碳剂加入感应电炉中进行熔化，熔清后插铝脱氧，然后依次加入锰铁、硅铁，熔炼合金液；将熔清脱氧后的合金液升至1530°C 1560°C，然后再次插铝脱氧扒渣后出炉，出炉温度1530°C 1560°C，浇注入放有硼铁颗粒的浇包中，然后将铈铁颗粒放入合金液中，搅拌直到颗粒完全熔化(合金液在烧包内先后与硼铁及铺铁颗粒反应)，反应完毕后，金属液在烧包中静置2 5min后加入除渣剂除渣，待温度降至1400°C 1430°C，浇入铸型，凝固冷却后即得到合金钢； (4)将步骤(4)中得到的合金钢在温度为900°C 1050°C条件下奥氏体化后，出炉后投入淬火油槽中油淬，油淬后的エ件，在250°C 350°C进行去应カ退火处理，最终得到无铬高硼耐磨合金。所述增碳剂为含碳量80wt%的石墨增碳剂颗粒。所述除渣剂为珍珠岩颗粒，加入量根据具体熔炼时的渣量调节。所述淬火采用的油为常规淬火用油。所述奥氏体化保温时间按公式(2. O 2. 5) X δ +10分钟进行控制，其中δ为エ件厚度，单位为mm。所述去应力退火保温时间按公式(I. 5 2. O) X δ +30分钟进行控制，其中δ为エ件厚度，单位为mm。本专利技术的无铬高硼耐磨合金各元素收得率碳的收得率按90%计算，硼的收得率按70%计算，Si收得率按95%计算，Mn收得率按90%计算，铈的收得率50%，硫和磷在本专利技术中属于有害元素，不限定收得率。本专利技术公开的合金成分中不含铬，通过改变合金中硼、碳含量及硼碳比，可以实现合金硬度在45HRC 65HRC之间和冲击韧性在20J 4J之间范围调节，以满足不同エ况条件的要求。本专利技术确定的合金成分及生产エ艺的原理如下 硼硼储量丰富，价格低廉。硼在铁中的溶解度很小，加入铁中的硼大部分以硼化物或含硼碳化物的形式存在。硼与铁生成的FeB(HV1800-2000)、Fe2B(HV 1400-1500)、Fe3(C，B)(HV1100 1400)、Fe23(C，B)6 (HV1000 1300)的硬度远高于 Fe3C (HV800-900)，与铬的碳化物Cr7C3(HV1300-1500)相当，合金中添加硼，可明显提高合金的硬度和耐磨性。硼化物和含硼碳化物的量与硼的含量有直接的关系，通过控制硼含量，可以控制硬质相的量，从而控制合金的硬度。根据不同的エ况条件的要求，B含量可以选择在1.0 4. 5%之间。碳碳主要决定碳化物的数量、基体组织的类型及合金的韧性。碳含量高,经过淬火后，基体会获得高硬度的马氏体，但韧性较低。碳含量低，合金组织中将有较多的铁素体、奥氏体等韧性相，能提高合金韧性。根据耐磨材料的エ况条件，碳含量选择在O. 53 O. 68%，通过控制硼碳比，可以使合金的硬度在45HRC 58HRC之间、冲击韧性在20J IOJ之间大范围可调。锰促进奥氏体形成，锰含量过高，会导致淬火组织中残留奥氏体增多；过量的锰溶于碳化物中使碳化物变得更脆，易产生裂纹。因此锰在本合金中的含量应受到限制，控制在 O. 45 I. 0%。硅硅在熔炼时能起到一定的脱氧作用，改善合金的凝固特性，另外，可以增加基体的强度。但硅含量过高，合金的韧性大大降低，因此硅控制在O. 75 I. 0本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无铬高硼耐磨合金，其特征在于无铬高硼耐磨合金的化学成分重量百分比为C O. 53 O. 68%, B I. O 4. 5%, Si O. 75 I. 0%, Mn O. 45 I. 0%, Ce O. 01 O. 20%, SO.03 O. 06%, P O. 05 O. 08%，其余为Fe以及不可避免的杂质，硬度为45HRC 58HRC，冲击韧性为20J IOJ。2.一种如权利要求I所述的无铬高硼耐磨合金的制备方法，其特征在于具体制备步骤包括如下 (1)将废钢、生铁、硼铁、硅铁、锰铁、铈铁、增碳剂按权利要求I所述的 合金成分及各元素的收得率进行配料； (2)先将步骤(I)中硼铁与铈铁粉碎成直径为I 5_的颗粒并烘干，然后将干燥后的硼铁颗粒置于干燥的浇包底部，铈铁颗粒先不放入浇包中； (3)按照常规エ艺熔炼步骤(I)中除去硼铁和铈铁合金配料的钢液，将熔清脱氧后的合金液升至1530°C 1560°C，然后再次插铝脱氧扒渣后出炉，出炉温度1530°C 156...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘美红，黎振华，岑启宏，何正员，周荣，蒋业华，董云菊，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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