一种原位合成硼碳化物颗粒增强钢基抗磨的复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于耐磨材料技术领域，具体涉及一种原位合成硼碳化物颗粒增强钢基抗 磨复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 钢基材料具有熔炼工艺简便、生产成本低廉等特点，已广泛应用于冶金、矿山、建 材、电力等行业。但是，单一钢基材料硬度低，耐磨性差，使用寿命短。在钢基材料中，添加 高硬度颗粒，是改善钢基材料耐磨性的有效途径。
[0003] 中国发明专利CN 103591014公开了一种耐磨切割环，包括：基体和在基体的外部 设置的耐磨体，耐磨体的材料为钢基耐磨复合材料；其中，在基体上离心浇铸钢基耐磨复合 材料并进行机加工处理，形成耐磨体。该发明的耐磨切割环，可以有效地提升切割环强度、 硬度及耐磨性能，采用离心铸造工艺可以使得制备的构件组织细化，提高构件的强度、硬度 以及塑性，并且可以使得显微缺陷减少，致密度增加，并能够降低切割环的生产成本。
[0004] 中国发明专利CN 1995457还公开了一种等离子束表面冶金钢基耐磨复合材料的 方法，它包括以下步骤：将钢基零件的表面冶金部位置于转移弧等离子炬下方，在炬上方的 料桶内装入铁基、镍基、或钴基等粉末，根据冶金厚度调整好送粉量；启动点火和工作程序， 等离子炬引燃转移型压缩氩弧等离子束，在氩气的保护下在钢材表面瞬间形成熔池，同时 粉末开关开启，向熔池中送入粉末；一个部位复合完成后熄弧，送粉开关同步停止送粉，等 待下一个部位。优点是由于直接在钢基表面冶金，所以可在钢基零件的所需部位处快速获 取所需厚度的高结合力、高硬度耐磨硬化层；送粉停粉与起弧熄弧同步，不浪费合金粉末； 操作简便，生产效率高。
[0005] 中国发明专利CN102274950还公开了一种原位生成L a v e s相增强钢基表面 复合材料的制备方法，属于金属耐磨材料技术领域。对混合金属元素粉末进行机械合金化， 然后与粘结剂进行混合，涂抹到零件的铸型工作表面上，浇注钢液，冷却脱型清理后即制成 原位生成的L a v e s相增强钢基表面复合材料。该工艺制备的表面复合材料，充分发挥 了L a v e s相的高温耐磨性和钢的良好韧性，调控方便，工艺可靠，解决了表面复合材料 反应不完全，增强相颗粒分布不均匀，增强相界面污染等难题，可广泛得应用在钢材、冶金、 煤炭、建材和电力等高温耐磨领域。
[0006] 中国发明专利CN101705445还公开了一种高锰钢基S i C颗粒表面复合材料的 制备方法，该方法首先对s i C颗粒进行表面处理，然后制备消失模模样，并在消失模模样 相应于零件的磨损面覆加s i C颗粒膏块，对处理后的模样按照常规消失模浇铸工艺进行 造型、涂覆涂料，浇注时采取负压实型铸造工艺，选用高锰钢作为浇铸基体材料，并将浇铸 温度控制在1 3 5 Q°C，浇注后空冷2 Q m i n。铸型经冷却、脱型、清理后获得烧结较好 的表面高锰钢基S i C颗粒复合层。采用该发明的方法制备的高锰钢复合材料，提高了整 体强度和硬度，使零件在使用过程中的耐磨表面减少磨损，提高耐磨性，提高寿命。其工艺 简单，适用性强，可广泛应用于冶金、矿山、建材等诸多行业。
[0007] 中国发明专利CN101709440还公开了一种高锰钢基复合材料制备工艺，该制备工 艺主要包括以下步骤：用铌丝编织铌丝网，经过裁剪、多层卷制或叠加制成网状立体骨架结 构；按照铸造工艺要求制作铸型，把铌丝立体网状骨架预置在铸型型腔中；冶炼高锰钢浇 入铸型中，冷却清理后得到铌丝一高锰钢二元材料预制体；把铌丝一高锰钢二元材料预制 体置入热处理炉，加温到碳化物形成温度进行保温，获得碳化铌颗粒增强高锰钢基复合材 料。用该方法制备的复合材料充分发挥了碳化铌硬质相的高耐磨性能和高锰钢的良好韧 性，调控方便，工艺可靠，解决了复合材料反应不完全，增强相颗粒分布不均匀，增强相界面 污染弱化等难题，可广泛应用于矿山、电力、冶金、煤炭、建材等耐磨领域。
[0008] 中国发明专利CN101705454还公开了碳化钨增强高速钢基复合材料制备工艺，该 制备工艺主要包括以下步骤：用钨丝编织成钨丝网，裁剪、多层卷制或叠加制成网状立体骨 架结构；按照铸造工艺要求制作铸型，把钨丝立体网状骨架预置在铸型型腔中；冶炼高速 钢浇入铸型中，冷却清理后得到钨丝一高速钢二元材料预制体；把钨丝一高速钢二元材料 预制体置入热处理炉，加温到碳化物形成温度进行保温，获得碳化钨颗粒增强高速钢基复 合材料。用该方法制备的复合材料充分发挥了碳化钨硬质相的高耐磨性能和高速钢的良好 韧性，调控方便，工艺可靠，解决了复合材料反应不完全，增强相颗粒分布不均匀，增强相界 面污染弱化等难题，可广泛应用于矿山、电力、冶金、煤炭、建材等耐磨领域。
[0009] 中国发明专利CN101705450还公开了一种高速钢基复合材料制备工艺，该制备工 艺包括以下步骤：用钥丝编织成钥丝网，裁剪、多层卷制或叠加制成网状立体骨架结构；按 照铸造工艺要求制作铸型，把钥丝立体网状骨架预置在铸型型腔中；冶炼高速钢，得到液态 高速钢浇入铸型中，冷却清理后得到钥丝一高速钢二元材料预制体；把钥丝一高速钢二元 材料预制体置入热处理炉，加温到碳化物形成温度进行保温，获得碳化钥颗粒增强高速钢 基复合材料。用该方法制备的复合材料充分发挥了碳化钥硬质相的高耐磨性能和高速钢的 良好韧性，调控方便，工艺可靠，解决了复合材料反应不完全，增强相颗粒分布不均匀，增强 相界面污染弱化等难题，可广泛应用于矿山、电力、冶金、煤炭、建材等耐磨领域。
[0010] 但是，上述钢基复合材料制备工艺复杂，且硬度和耐冲击韧性波动大，推广应用困 难。
【发明内容】
[0011] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种原位合成硼碳化物 颗粒增强钢基抗磨的复合材料。
[0012] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的一种原位合成硼碳化物颗粒 增强钢基抗磨的复合材料，其成分及质量分数由以下组成：〇. 6-0. 7%C，0. 5-0. 6%B， 1. 0-1. 2%V, 1. 0-1. 2%Nb, 1. 5-1. 6%Cr, 0. 7-0. 8%Zr, 0. 8-0. 9%Na, 0. 4-0. 5%Mg, 2. 4-2. 5%Si, 1. 5-1. 6%Te, Mn〈0. 5%, S〈0. 03%, P〈0. 04%, Fe 余量。
[0013] 上述的原位合成硼碳化物颗粒增强钢基抗磨的复合材料的应用方法，所述原位合 成硼碳化物颗粒增强钢基抗磨的复合材料可以用于制备模具、乳辊、辊环等产品。
[0014] 上述的原位合成硼碳化物颗粒增强钢基抗磨的