[发明专利]一种耐磨耐蚀无磁性合金材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐磨耐蚀无磁性合金材料，其化学元素组成及其质量分数为：碳1.1～1.5％、硅0.2～1.4％、锰0.4～1.2％、铬26～32％、镍6.0～15.0％、铜0.7～2.0％、钼2.5～5.0％、钨0.1～0.9％、磷0～0.1％、硫0～0.1％，钛0.01～0.1％，钒0.1～0.3％，铌0.01～0.1％，铈0.01～0.1％，其余为铁。这种材料不仅无磁性，具有较高的耐磨性能，耐高温性能，耐冲刷性能，且在硫酸、盐酸、氢氟酸环境中的具有超强的耐腐蚀性能。本发明组成原料配方合理，工艺简单，可广泛应用于带有强酸性、碱性和固体冲刷严重的化工、烟气脱硫装置、冶金等行业。

技术领域

本发明属于合金材料领域，特别涉及一种耐磨耐蚀无磁性合金材料及制备方法。

背景技术

目前用于矿山、冶金、石油、化工、海洋勘探等领域中的料浆泵材料均面临腐蚀磨损严重导致寿命减少的现象。对于磷酸、硫酸工业以及火力发电中的烟气脱硫装置等及其恶劣的双相流体运输行业中产生的硫酸、磷酸、盐酸、氢氟酸等腐蚀性介质对渣浆泵具有强烈的腐蚀作用，同时在这些服役环境中通常带有大量的固体颗粒。在材料服役过程中，材料在受到腐蚀性介质的腐蚀作用的同时，又面临固体颗粒的冲刷磨损作用，大大减少了材料的使用寿命。

国内常用于制造输送固-液两相流体行业的料浆泵材料主要有高铬铸铁材料和铸钢材料。然而高铬铸铁材料(如Cr15Mo3、Cr26)越来越无法满足生产的需求，这类材料的耐磨性能好，耐腐蚀性能较差，尤其是耐酸腐蚀。而铸钢材料(如316L、ZG40Cr25Ni20Si2)的耐酸腐蚀性能较高，但是硬度相对较低，其耐磨性能无法达到一些特别服役环境的性能要求。目前现有的材料存在耐磨性能和耐腐蚀性能与服役环境无法匹配的现状，从而导致设备的使用寿命大大减少，甚至在服役过程中出现严重事故。因此研究料浆泵用材对于该类行业而言有着十分重要的作用。

目前有不少相关文献中提到耐磨耐腐蚀材料的研究，主要提到A49、Cr30A，ZG40CrNi20Si2等材料，以上材料均存在自身的不足

1)A49：铸态硬度为40HRC左右，材料脆性大，铸造、热处理及加工过程易开裂，存在磁性。

2)Cr30A：材料流动性较低，铸造性能差。铸造时易出现缩孔、缩松和铸造裂纹。

3)ZG40Cr25Ni20Si2：高温强度低，铸态硬度低(约25HRC左右)，抗疲劳能力差，易变形，耐磨性较差。

另外，中国发明专利CN103952616A公开了一种耐腐蚀耐磨合金铸铁制备方法，各元素按重量百分比组成及含量为：碳:0.6～1.5，硼:0.05～0.3，铬:30～40，镍:20～35，铌:0.05～1，钼:3～6，铜:1～3，钨:2～4，钛:0.1～0.3，其余为铁。

所述方法的特征主要为调节合金元素含量及热处理工艺(1000～1150℃风冷3小时)来提高材料性能。

中国发明专利CN106756496A公开了一种新型耐蚀耐磨耐高温合金材料，具体包含以重量百分比计的下列组分：硼0.05～0.1；碳1.0～1.5；硅0.5～1.0；磷0.05～0.1；硫0.05～0.1；铬30～35；锰3～6；钴0.05～0.1；镍2～4；钼1.0～1.5；铜0.5～1.5；钛1.0～1.5；余量的铁。

上述专利在耐腐蚀性、耐磨性能等某单一因素差导致材料抗冲刷腐蚀性能无法达到需求，因此在在极端环境下，无法满足要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有高铬铸铁硬度，耐酸腐蚀性能甚至高于316L、ZG40Cr25Ni20Si2等材料的一种耐磨耐蚀无磁性合金材料及其制备方法。该合金材料可改善目前一些特殊服役环境的工况现状。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种耐磨耐蚀无磁性合金材料，其成份按质量百分比计组成如下：