[发明专利]一种基于高硼铁基的耐磨合金层及制备复合耐磨件的方法

说明书

本发明公开了一种基于高硼铁基的耐磨合金层及制备复合耐磨件的方法，耐磨合金层为高硼铁基合金，包括C为0.2％～0.3％，B为1.20％～1.60％，Si为0.4％～0.9％，Mn为0.6％～1.1％，Ni为8.3％～10.5％，Cr为17.0％～20.0％，Ce为0.08％～0.15％，Ti为0.10％～0.15％，N为0.04％～0.08％，P<0.05，S<0.05，余量为Fe和其他不可避免的杂质。采用先进的树脂砂生产线和电炉熔炼工艺技术，并通过铸渗工艺使表面合金化，替代热处理表面强化，将元素钛、锆、钽、钨与无机盐混合均匀，固定在铸型中并浇铸金属液，冷却开箱后得到复合耐磨件。本发明能够提高高硼铁基合金耐磨件的韧性、表面硬度和使用寿命。

技术领域

本发明属于耐磨材料制备领域，具体涉及一种基于高硼铁基的耐磨合金层及制备复合耐磨件的方法。

背景技术

Fe-B合金作为一种新型耐磨材料，具有低成本、高硬度、高耐磨性等优点。然而，硼化物网状结构的存在造成Fe-B合金塑性差，这成为制约该合金工程化应用的关键。许多学者采用高温热处理、稀土变质，合金化等手段，虽然对Fe-B合金的强韧性提高有一些效果，但并未从根本上解决其韧性低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于高硼铁基的耐磨合金层及制备复合耐磨件的方法，提高高硼铁基合金耐磨件的韧性、表面硬度和使用寿命。

本发明采用以下技术方案：

一种基于高硼铁基的耐磨合金层，耐磨合金层为高硼铁基合金，按质量百分比包括如下：C为0.2～0.3％，B为1.20～1.60％，Si为0.4～0.9％，Mn为0.6～1.1％，Ni为8.3～10.5％，Cr为17.0～20.0％，Ce为0.08～0.15％，Ti为0.10～0.15％，N为0.04～0.08％，P<0.05，S<0.05，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

优选的，耐磨合金层还包括稀土铈合金，稀土铈合金占所述高硼铁基合金质量的0.30～0.80％。

优选的，不可避免的杂质为硫化物、磷化物或氮化物的任意一种或多种混合。

优选的，耐磨合金层涂刷在卷筒和/或磨辊的表面。

本发明还公开了一种具有高硼铁基耐磨合金层的复合耐磨件制备方法，包括以下步骤：

S1、将粒度为10～50微米的Ti粉、Zr粉、Ta粉、W粉颗粒按照7：7：3：3的原子比制成合金粉与无机盐溶液混合均匀，涂覆到铸件中待强化部位；

S2、将步骤S1镀覆后的铸件在烘箱中进行预热，使合金粉颗粒相互连接成孔隙状预制体；

S3、采用铸渗工艺对步骤S2制备的铸件浇注高硼铁基合金金属液，冷却后得到含有高硼铁基耐磨合金复合材料的耐磨件。

优选的，步骤S1中，所述合金粉颗粒与无机盐的质量比为1：2～2.5。

优选的，所述无机盐包括硼砂水溶液以及硅酸钠水溶液，所述硼砂水溶液中硼砂的质量比为10％，所述硅酸钠水溶液中硅酸钠的质量比为1.5％。

优选的，步骤S3中，所述铸渗工艺的浇注温度为1450～1550℃，冷却开箱后对所述铸件进行淬火和去应力处理，得到所述耐磨件。

优选的，步骤S3中，铸渗工艺中使用的炉料包括生铁、铬铁、硅铁、锰铁、纯镍板、钛铁和硼铁、硅钙合金和稀土铈合金。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：