一种金刚石铁基金属复合材料铸件、金刚石双铁基合金复合材料铸件及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种金刚石铁基金属复合材料铸件、金刚石双铁基合 金复合材料铸件及其制备方法。

背景技术

在工程机械和采矿机械的施工中，耐磨件会与矿石或岩石产生磨 擦。由于磨擦力大，耐磨件的磨损量较大，使用成本较高。

为此，人们研究了大量制造耐磨件的耐磨材料。例如，铸高猛钢 件和高铬铸铁件。铸高猛钢件虽然成本低，但硬度仅在HRC32左右。 高铬铸铁件的硬度在HRC41左右，成本较低。又如，粘涂堆焊耐磨 合金、镶TiC-钢条块的堆焊合金件，它的硬度在HRC60左右，耐磨 性能仍然达不到工业要求。此外还有钎焊硬质合金块铸件，它的硬度 可达到HRC70-90，但使用寿命不理想，成本高。

因此，需要一种新的耐磨件，它的硬度高，使用寿命长，成本低。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种金刚石铁基金属复合材料铸 件。

本发明的第二个目的在于提供一种金刚石双铁基合金复合材料铸 件。

本发明的第三个目的在于提供上述金刚石双铁基合金复合材料铸 件的制备方法。

为实现上述第一个目的，本发明采用以下内容：

一种金刚石铁基金属复合材料铸件，该复合材料铸件包括金刚石 颗粒、和至少一种铁基金属，经浇铸制成；所述金刚石颗粒位于复合 材料铸件的至少部分表面部位和/或至少部分靠近表面部位。

本发明首次提出使用铁基金属浇铸来实现铁基金属和金刚石的结 合制得金刚石铁基金属复合材料铸件，工艺简单，实用性强。

本发明提供一种优选的复合材料。

一种金刚石双铁基合金复合材料铸件，该复合材料铸件包括：金 刚石颗粒、第一铁基合金和第二铁基合金，经浇铸制成；

所述金刚石颗粒位于复合材料铸件的至少部分表面部位和/或至 少部分靠近表面部位；

所述金刚石颗粒与第一铁基合金接触，但不与第二铁基合金接触；

所述第一铁基合金与第二铁基合金接触；

其中，所述第一铁基合金的碳当量大于0.60％，所述第二铁基合 金的碳当量小于0.60％。

进一步地，所述金刚石颗粒的粒度大于150μm。可以理解，金刚 石颗粒的粒度越大，成本会提高。优选地，金刚石颗粒的粒度为 150-2000μm。金刚石颗粒所占的比例无须限定，本领域技术人员可根 据需要选择。

进一步地，所述第一铁基合金的碳当量不大于10％。

进一步地，所述第二铁基合金的碳当量不小于0.02％。

本发明的金刚石双铁基合金复合材料铸件在其表面部位或靠近表 面部位有一定量的金刚石，使得铸件具有较高的强度和耐磨性；第一 铁基合金的碳当量较高，具有较高的强度；第二铁基合金的碳当量较 低，具有较好的韧性和耐冲击性。本发明的金刚石双铁基合金复合材 料铸件耐磨，可以满足不同的机械性能要求。

本发明还提供上述金刚石双铁基合金复合材料铸件的制备方法， 包括以下步骤：

1)在铸型的至少部分表面部位和/或至少部分靠近表面部位放入 金刚石颗粒；

2)浇铸碳当量小于0.60％的第二铁基合金；

3)浇铸碳当量大于0.60％的第一铁基合金，使得所述金刚石颗粒 与第一铁基合金接触，所述第一铁基合金与第二铁基合金接触，得到 金刚石双铁基合金复合材料铸件。

本发明的方法十分简便，只需浇铸两次铁基合金，即可得到成品 铸件，无需任何后处理步骤。

进一步地，所述金刚石颗粒的粒度大于150μm。可以理解，金刚 石颗粒的粒度越大，成本会提高。优选地，金刚石颗粒的粒度为 150-2000μm。金刚石颗粒所占的比例无须限定，本领域技术人员可根 据需要选择。

进一步地，所述第一铁基合金的碳当量不大于10％。

进一步地，所述第二铁基合金的碳当量不小于0.02％。

步骤2)和3)的浇铸温度满足铁基合金为熔融状态即可，在此 不做限定。

铁基合金的具体成分无须限定，只需满足碳含量在本发明所述的 范围即可。

本发明的制备方法简单，可使用现有的机器进行制备，几乎不会 增加成本。

本发明具有以下优点：

1、本发明首次提出使用金属浇铸来实现金属和金刚石的结合制得 金刚石金属复合材料铸件，工艺简单，实用性强。

2、本发明方法生产的金刚石双铁基合金复合材料铸件，表面部 位的硬度可达到或接近金刚石水平；与现有的钎焊硬质合金块铸件相 比，耐磨性能提高3倍以上。

3、本发明的金刚石双铁基合金复合材料铸件是采用先后两次浇 铸不同碳含量的铁基合金，解决了金刚石与金属结合不牢的问题，同 时铸件的机械性能好，使用寿命是现有铸件寿命的4倍。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行进一步说明。

图1是本发明的金刚石双铁基合金复合材料铸件的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一 步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明 性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

一种金刚石双铁基合金复合材料铸件的制备方法，包括以下步骤：

1)在铸型的至少部分表面部位放入金刚石颗粒；

2)浇铸碳当量为0.25％的第二铁基合金；

3)浇铸碳当量为1.7％的第一铁基合金，使得金刚石颗粒的至少 部分表面与第一铁基合金接触，第一铁基合金与第二铁基合金接触， 得到金刚石双铁基合金复合材料铸件。

图1是本发明的金刚石双铁基合金复合材料铸件的结构示意图， 金刚石颗粒与第一铁基合金接触，但不与第二铁基合金接触。

金刚石颗粒的粒度为350-500μm。

第二铁基合金采用ZG25。

第一铁基合金采用H13，即4Cr5MoSiV1。

步骤2)和3)的浇铸温度分别为1500-1550℃和1470-1520℃。

经测试，本发明方法生产的铸件表面部位的硬度达到金刚石硬 度。与现有的钎焊硬质合金块铸件相比，耐磨性能提高3倍以上。使 用寿命提高4倍以上。冲击韧性为Akv＝25J。

对比例

同实施例1，唯一区别在于，仅浇铸第二铁基合金。

经测试，该铸件的表面金刚石和金属结合的不牢，易脱落。冲击 韧性为Akv＝25J，但使用寿命仅为实施例1的1/4。

实施例2

同实施例1，唯一区别在于，金刚石颗粒的粒度为1500-2000μm， 第一铁基合金为kmTBGr20Mo，碳当量是8％左右；第二铁基合金为 42GrMo，碳当量是0.65％左右。经测试，该铸件与实施例1的铸件 性能类似。

实施例3

同实施例1，唯一区别在于，金刚石颗粒的粒度为700-800μm， 第一铁基合金为GGr15，碳当量为1.6％；第二铁基合金为ZG15，碳 当量为0.2％左右。

经测试，该铸件与实施例1的铸件性能类似。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举 例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术 人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变 动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方 案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。