本發(fā)明屬于金屬材料制備，具體涉及一種軋輥用耐磨合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、當(dāng)前軋輥制造領(lǐng)域主要采用兩大類耐磨合金材料：傳統(tǒng)鑄鋼/鍛鋼材料(如60crnimo系列)和高速鋼/高硼合金離心鑄造材料。傳統(tǒng)材料雖然工藝成熟、成本較低，但由于其內(nèi)外成分完全一致，無法同時(shí)滿足軋輥工作面高耐磨性和芯部高韌性的雙重需求。而采用離心鑄造工藝制備的高速鋼/高硼合金軋輥雖然表面硬度較高，但在生產(chǎn)過程中會(huì)因密度差異導(dǎo)致硬質(zhì)相偏析，造成材料界面結(jié)合強(qiáng)度不足，同時(shí)合金元素向芯部擴(kuò)散會(huì)引發(fā)芯部材料脆化，這不僅增加了軋輥斷裂風(fēng)險(xiǎn)，還使得廢舊軋輥難以實(shí)現(xiàn)有效回收利用。
2、從材料學(xué)角度來看，提升耐磨性需要大量高硬度碳化物/硼化物的存在，但這些硬質(zhì)相會(huì)破壞金屬基體的連續(xù)性，顯著降低材料的沖擊韌性；而要保證足夠的韌性就需要維持基體的完整性，這又必然限制硬質(zhì)相的含量，從而制約耐磨性能的提升。
3、綜上，現(xiàn)有技術(shù)制備軋輥用耐磨合金的問題在于無法兼具較高的耐磨性和韌性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、因此，本發(fā)明提供一種軋輥用耐磨合金及其制備方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中耐磨合金難以兼具高耐磨性和高韌性的技術(shù)問題。
2、為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種軋輥用耐磨合金，以重量百分比計(jì)，所述軋輥用耐磨合金的成分為：c3-3.5wt％、v8.5-9wt％、cr3-3.5wt％、mn0.5-1wt％、si0.5-1wt％、al0.5-1wt％、ni0.5-1wt％、cu0-0.5wt％、co1-1.5wt％、nb0.5-1wt％、b0-0.5wt％、n0-0.1wt％、p≤0.03wt％、s≤0.03wt％、余量為fe。
3、進(jìn)一步的，所述軋輥用耐磨合金的微觀組織包括馬氏體、奧氏體和vc；
4、其中，所述vc包括微米級(jí)vc和納米級(jí)vc；所述納米級(jí)vc與所述奧氏體呈共格關(guān)系；其中，所述微米級(jí)vc為球狀，其直徑為0.5-5μm；所述納米級(jí)vc為球狀，其直徑為10-200nm。
5、進(jìn)一步的，在所述軋輥用耐磨合金的微觀組織中：所述vc的體積分?jǐn)?shù)為5-15％；和/或
6、在所述vc中：所述馬氏體的體積分?jǐn)?shù)為65～75％；所述微米級(jí)vc的體積分?jǐn)?shù)為60-80％；所述納米級(jí)vc的體積分?jǐn)?shù)為20-40％。
7、進(jìn)一步的，所述軋輥用耐磨合金的硬度為68-70hrc，抗壓強(qiáng)度為2700-3000mpa，沖擊韌性aku為8-12j/cm2，磨損率低于4.5×10-6mm3·n-1·m-1。
8、另一方面，本發(fā)明還提供一種上述任一項(xiàng)所述的軋輥用耐磨合金的制備方法，包括以下步驟：
9、步驟1)：對(duì)合金原料依次進(jìn)行熔煉處理和重熔處理，得到鑄錠；
10、步驟2)：對(duì)所述鑄錠依次進(jìn)行淬火處理和回火處理，得到所述軋輥用耐磨合金。
11、進(jìn)一步的，在所述步驟1)中，所述熔煉處理采用真空電頻感應(yīng)熔煉；和/或
12、用于提供v元素的原料選用釩鐵。
13、進(jìn)一步的，在所述步驟1)中，所述重熔處理采用真空電渣重熔；
14、優(yōu)選的，真空電渣重熔的電流密度為10-15a/cm2；真空電渣重熔的電壓為40-45v；真空電渣重熔的電流為6500-7500a；真空電渣重熔的重熔速度為40-80kg/h。
15、進(jìn)一步的，在所述步驟2)中，所述淬火處理的步驟包括：
16、將所述鑄錠進(jìn)行封管處理，然后加熱至800-850℃，保溫1-1.5h后加熱至1050-1100℃，保溫1-1.5h后進(jìn)行深冷處理，得到淬火處理后的合金；
17、所述深冷處理采用液氮深冷。
18、優(yōu)選的，加熱至1050-1100℃時(shí)的升溫速率為加熱至800-850℃時(shí)的2-3倍；進(jìn)一步優(yōu)選的，加熱至800-850℃時(shí)的升溫速率為30-50℃/h；加熱至1050-1100℃時(shí)的升溫速率為100-150℃/h。
19、進(jìn)一步的，在所述步驟2)中，所述回火處理的步驟包括：
20、將所述淬火處理后的合金進(jìn)行封管處理，然后加熱至250-270℃，保溫2～2.5h后得到回火處理后的合金；
21、優(yōu)選的，升溫速率為30-50℃/h；和/或
22、進(jìn)一步的，在所述步驟2中)，在對(duì)所述鑄錠進(jìn)行淬火處理的步驟前，還包括：對(duì)所述鑄錠進(jìn)行粗加工處理；和/或
23、在對(duì)所述鑄錠進(jìn)行回火處理的步驟后，還包括：對(duì)回火處理后的合金進(jìn)行精加工處理。
24、本發(fā)明提供的一種軋輥用耐磨合金及其制備方法具有如下有益效果：
25、1.一方面，本發(fā)明提供一種軋輥用耐磨合金，通過添加c和v，并控制其含量，在合金中形成具有微米級(jí)和納米級(jí)的多尺度vc結(jié)構(gòu)；其中，微米級(jí)vc相通過細(xì)化晶粒提高合金的強(qiáng)度和硬度；納米級(jí)vc相通過顯著提升合金的硬度、耐磨性和熱穩(wěn)定性，同時(shí)本申請(qǐng)通過添加釩鐵引入v元素來強(qiáng)化合金，替代傳統(tǒng)稀貴金屬w和mo的強(qiáng)化作用，可減少脆性金屬間化合物的形成，從而確保合金的韌性和抗沖擊性能。
26、2.另一方面，本發(fā)明提供一種上述軋輥用耐磨合金的制備方法，包括以下步驟：對(duì)合金原料依次進(jìn)行熔煉處理和重熔處理，得到鑄錠；對(duì)鑄錠依次進(jìn)行淬火處理、深冷處理和回火處理，得到軋輥用耐磨合金；需要說明的是，在鑄錠中原位形成微米級(jí)的vc，以確保淬火+深冷處理獲得高硬度的高固溶度的馬氏體組織；回火處理使少量馬氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗饖W氏體，經(jīng)回火處理后析出納米級(jí)共格vc相，在確保合金高硬度的同時(shí)，提高材料的韌性和穩(wěn)定性；同時(shí)，回火處理進(jìn)一步促進(jìn)殘余奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，從而提高材料的硬度和尺寸穩(wěn)定性；基于上述方法，獲得以回火馬氏體為基體、彌散分布細(xì)小碳化物的微觀組織，從而在避免熱應(yīng)力和脆性危害的同時(shí)，顯著提高合金的綜合力學(xué)性能。
27、3.進(jìn)一步的，對(duì)合金原料進(jìn)行熔煉處理后通過重熔處理，減少鑄錠的孔洞裂紋等缺陷，從而提高合金的組織和性能的均勻性。
1.一種軋輥用耐磨合金，其特征在于，以重量百分比計(jì)，所述軋輥用耐磨合金的成分為：c3-3.5wt％、v8.5-9wt％、cr3-3.5wt％、mn0.5-1wt％、si0.5-1wt％、al0.5-1wt％、ni0.5-1wt％、cu0-0.5wt％、co1-1.5wt％、nb0.5-1wt％、b0-0.5wt％、n0-0.1wt％、p≤0.03wt％、s≤0.03wt％、余量為fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋輥用耐磨合金，其特征在于，所述軋輥用耐磨合金的微觀組織包括馬氏體、奧氏體和vc；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軋輥用耐磨合金，其特征在于，在所述軋輥用耐磨合金的微觀組織中：所述馬氏體的體積分?jǐn)?shù)為65～75％；所述vc的體積分?jǐn)?shù)為5-15％；和/或
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋輥用耐磨合金，其特征在于，所述軋輥用耐磨合金的硬度為68-70hrc，抗壓強(qiáng)度為2700-3000mpa，沖擊韌性aku為8-12j/cm2，磨損率低于4.5×10-6mm3·n-1·m-1。
5.權(quán)利要求1-4任一所述的軋輥用耐磨合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軋輥用耐磨合金的制備方法，其特征在于，在所述步驟1)中，所述熔煉處理采用真空電頻感應(yīng)熔煉；和/或
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軋輥用耐磨合金的制備方法，其特征在于，在所述步驟2)中，所述淬火處理的步驟包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軋輥用耐磨合金的制備方法，其特征在于，所述深冷處理采用液氮深冷。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軋輥用耐磨合金的制備方法，其特征在于，在所述步驟2)中，所述回火處理的步驟包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軋輥用耐磨合金的制備方法，其特征在于，在所述步驟2中)，在對(duì)所述鑄錠進(jìn)行淬火處理的步驟前，還包括：對(duì)所述鑄錠進(jìn)行粗加工處理；和/或