铁基复合材料的制备方法

摘要

本发明提供一种铁基复合材料的制备方法，利用原位合成增强相和液态成型相结合，以低碳废钢、钒铁、铌铁、石墨增碳剂为原料，在熔融钢液中加入碳化物形成元素Nb、V，在高温下原位反应生成弥散分布在铁基中的(Nb,V)C碳化物固溶体复合材料。本发明设计了以NbC、VC的碳化物固溶体(Nb,V)C作为铁基复合材料的增强相，合理利用了两种碳化物相互固溶强化的协同增强作用，取得了比NbC为增强相更好的基体强化效果，较好地兼顾了铁基复合材料的耐磨性、硬度、铸造性能和切削加工性能。

主权项

一种铁基复合材料的制备方法，所述铁基复合材料的增强相为由Nb、V和C原子原位合成的碳化物固溶体(Nb,V)C，以质量百分数计，所述铁基复合材料含有2.75%～6.60%的Nb和1.50%～3.6%的V和适量的C，所述C的含量至少能保证使所述Nb和所述V均完全生成碳化物，其余固溶于铁基体中的C的含量不超过0.5%，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：步骤一、根据所述碳化物固溶体(Nb,V)C增强相的组成，计算并称取所需要加入的铌铁合金、钒铁合金、石墨增碳剂和铁基体原料；步骤二、将石墨增碳剂加入到中频感应电炉，再将铁基体原料压在石墨增碳剂上通电熔化；待炉料全部熔清后，先加入铝脱氧，静置片刻并扒渣；然后在钢液处于电磁搅拌的状态下加入粒度为1～5mm的铌铁合金、钒铁合金，所述铝的加入量为未加铌铁合金、钒铁合金前钢液总质量的0.1～0.15%；加入后用造渣剂覆盖液面，将温度升到1520～1560℃，并保温5～8min；然后将温度升到1600～1650℃，加入稀土硅铁合金进行变质处理或加入铝进行终脱氧，所述稀土硅铁合金的加入量为铌铁合金、钒铁合金加入后钢液总质量的0.2%～0.4%；所述铝在终脱氧时的加入量为铌铁、钒铁合金加入后钢液总质量的0.08～0.10%；然后扒渣出炉浇注；制得铁基复合材料铸件；步骤三、对步骤二制得的铁基复合材料铸件进行热处理，其热处理工艺为将铁基复合材料铸件加热至900～950℃并保温1.5～2h后，出炉自然冷却。