CN107312980A - 一种含硼铁基硬面合金 - Google Patents

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吴韵声
朱俊俍
庄铭浩
何培迪
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Abstract

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种含硼铁基硬面合金，成分包括Cr、B、C和Fe，合金中添加了0.1～2.0wt％的Mn、0.1～3.0wt％的Ni和0.1～2.0wt％的Cu。本发明可以在保证合金韧性的同时也显著提高了合金的硬度和耐磨性。

Description

一种含硼铁基硬面合金
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，特别涉及一种含硼铁基硬面合金。
背景技术
铁基硬面高耐磨材料主要是由硬质相与基地相组成，硬质相具高硬度，提供耐磨性(如碳化物、硼化物)，而基地相主要提供韧性，包覆并支撑硬质相。
铁基高含硼硬面材料中，硼化物硬质相与碳化物硬质相相比，其硬度高且韧性较好，是未来耐磨硬面材料发展的重要方向。然而基地相中残留过多的硼原子，基地相硬度过高容易脆化，硬面材料在磨耗时，基地产生裂痕造成大范围的剥落，基地相失去支撑性；有许多研究是藉由添加Ni元素使基地相形成更多奥氏体，来降低基地相硬度，但同时会造成材料硬度与耐磨性大幅度降低。
本专利的目的在于提供一种新的合金材料达到硬度和韧性的平衡。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种含硼铁基硬面合金。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种含硼铁基硬面合金，成分包括Cr、B、C和Fe，合金中添加了0.1～2.0wt％的Mn、0.1～3.0wt％的Ni和0.1～2.0wt％的Cu。
具体的，所述合金中Cr、B、C和Fe的质量百分比分别为Cr：20.0～30.0wt％，B：2.0～5.0wt％，C：0.5～3.0wt％，Fe：56～75wt％。
进一步的，所述合金中各元素的质量百分比分别为Cr：21.5wt％，B：2.3wt％，C：0.7wt％，Fe：72.6wt％，Mn：0.3wt％，Ni：1.7wt％，Cu：0.9wt％。
进一步的，所述合金中各元素的质量百分比分别为Cr：28.8wt％，B：4.7wt％，C：3.0wt％，Fe：57.5wt％，Mn：1.6wt％，Ni：2.5wt％，Cu：1.9wt％。
进一步的，所述合金中各元素的质量百分比分别为Cr：25.1wt％，B：3.6wt％，C：2.2wt％，Fe：66.1wt％，Mn：1.3wt％，Ni：0.2wt％，Cu：1.5wt％。
采用上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：
本发明可以在保证合金韧性的同时也显著提高了合金的硬度和耐磨性。
附图说明
图1为对照例1合金HV30测试压痕破裂面的1万倍放大显微图。
图2为对照例2合金HV30测试压痕破裂面的1万倍放大显微图。
图3为实施例1合金HV30测试压痕破裂面的2万倍放大显微图。
具体实施方式
一种含硼铁基硬面合金，成分包括Cr、B、C和Fe，合金中添加了0.1～2.0wt％的Mn、0.1～3.0wt％的Ni和0.1～2.0wt％的Cu。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
按照表1的成分表制备含硼铁基硬面合金，所得合金按照维氏硬度HV30试验方法(以30kg载荷，用顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面)得到合金的硬度值；所得合金的耐磨性按照ASTM G65(使用干砂/橡胶轮试验仪测量磨损的试验方法)，对磨损质量进行测量。
表1：
有表1可知，实施例1～6合金材料硬度相比于对照例1～2合金材料均有显著提高，同时实施例1～6合金材料的磨损量相比于对照例1合金材料没有升高甚至有明显降低，而对照例2合金材料磨损量提高超过20％。也就是说，添加Ni一种元素会令合金材料的硬度和耐磨性变差，而添加了适量Mn、Ni、Cu三种元素会令合金材料的硬度和耐磨性更佳。
从图1至图3可知，对照例2的合金材料相比于对照例1的合金材料在HV30测试中裂纹明显变短，而实施例1的合金材料裂纹长度介于对照例1与对照例2之间。也就是说，添加Ni一种元素会令合金材料的韧性有较大提高，而添加了适量Mn、Ni、Cu三种元素会令合金材料的略有提高。
综上，只添加Ni会在增加韧性的同时牺牲合金材料的硬度和耐磨性，而适当添加Mn、Ni、Cu会令合金材料有比较均衡的硬度、耐磨性和韧性。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种含硼铁基硬面合金，成分包括Cr、B、C和Fe，其特征在于：合金中添加了0.1～2.0wt％的Mn、0.1～3.0wt％的Ni和0.1～2.0wt％的Cu。
2.根据权利要求1所述的含硼铁基硬面合金，其特征在于：所述合金中Cr、B、C和Fe的质量百分比分别为Cr：20.0～30.0wt％，B：2.0～5.0wt％，C：0.5～3.0wt％，Fe：56～75wt％。
3.根据权利要求2所述的含硼铁基硬面合金，其特征在于：所述合金中各元素的质量百分比分别为Cr：21.5wt％，B：2.3wt％，C：0.7wt％，Fe：72.6wt％，Mn：0.3wt％，Ni：1.7wt％，Cu：0.9wt％。
4.根据权利要求2所述的含硼铁基硬面合金，其特征在于：所述合金中各元素的质量百分比分别为Cr：28.8wt％，B：4.7wt％，C：3.0wt％，Fe：57.5wt％，Mn：1.6wt％，Ni：2.5wt％，Cu：1.9wt％。
5.根据权利要求2所述的含硼铁基硬面合金，其特征在于：所述合金中各元素的质量百分比分别为Cr：25.1wt％，B：3.6wt％，C：2.2wt％，Fe：66.1wt％，Mn：1.3wt％，Ni：0.2wt％，Cu：1.5wt％。
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