本发明涉及一种铁基复合材料及其制备方法,属于铁基复合材料。
背景技术:
1、传统的铁基材料在面对高温、高压、腐蚀和磨损等极端工作环境时存在着诸多限制,这些限制严重影响了工程材料的可靠性和使用寿命。因此,目前市面上常规使用的做法都是在传统的铁基材料外圈套上另一种铁基材料来达到增加高温、高压、腐蚀,但是两层材料之间通常使用焊接的方式进行连接,两层材料之间的接合一方面工序较为繁琐且效率低,同时接合的强度也较为脆弱。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种铁基复合材料及其制备方法,解决现有技术中存在的强度低和效率低的问题。
2、为实现以上目的,本发明是采用下述技术方案实现的:
3、第一方面,本发明提供了一种铁基复合材料,包括互相熔接的材料a和材料b;
4、所述材料a中除了fe还包括以质量百分比计的:3.2%~3.4%的c、1.6%~1.9%的si、0.6%~0.9%的mn、0%~0.2%的p、0.06%~0.11%的s、0.2%~0.5%的cu、0.04%~0.07%的sn和0.2%~0.4%的cr,所述材料a中a型石墨的含量大于所有石墨含量的90%;
5、所述材料b为08al钢;
6、所述材料a和所述材料b交界处的碳化物层厚度为100u~500u。
7、进一步的,所述材料a和材料b的浇铸温度为1440℃~1480℃。
8、进一步的,所述材料b中除了fe还包括以质量百分比计的:0.01%~0.15%的c、0.01%~0.05%的si、0.2%~0.4%的mn、0%~0.20%的p、0.06%~0.11%的s、0.2%~0.4%的cu和0.04%~0.07%的al。
9、进一步的,所述材料a为压缩机支架,所述材料b为和所述压缩机支架配套的支架插销。
10、进一步的,所述材料a的生产过程中使用了孕育剂,所述孕育剂用于控制a型石墨的含量;
11、所述孕育剂为硅钡钙铝铁合金,所述硅钡钙铝铁合金中除了fe还包括以质量百分比计的:2.0%~4.0%的ba、1.0%~2.0%的al、40%~50%的si和1.5%~2.5%的ca,所述硅钡钙铝铁合金占所述材料a质量的0.3%~0.5%。
12、第二方面,本发明提供了一种第一方面任一项所述铁基复合材料的制备方法,包括:
13、将凝固的材料b放在砂芯中的预设位置;
14、将材料a的主原料、边角料及回炉料投入中频炉内升温至1450℃~1500℃熔炼,使其熔化成铁水,进行第一次成分分析和第一次除渣作业,根据第一次成分分析结果加入合金配料,进行第二次成分分析和第二次除渣作业;
15、将盛有铁水的铁水包转移至中频炉前进行出汤作业,出汤温度为1450℃ ~1600℃,将铁水包中的铁水倒入浇铸盆内,在出汤过程中加入0.3%~0.5%的硅钡钙铝铁合金,出汤得到熔融状态下的材料a;
16、将熔融状态下的材料a浇铸到砂芯中,浇铸温度为1440℃~1480℃,凝固脱模得到材料a和材料b熔接在一起的铁基复合材料。
17、进一步的,所述主原料、所述边角料及所述回炉料的质量比为1:(2.5~3.5):(5.5~6.5),主原料、边角料及回炉料都是铁。
18、进一步的,所述成分分析包括:
19、用碳硅仪检测铁水的含碳量;
20、用分光光谱仪检测铁水中si、mn、p、s、cu、sn和cr的含量。
21、进一步的,所述合金配料中包含si、mn、p、s、cu、sn和cr中的一种或多种。
22、与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:
23、本发明提供的一种铁基复合材料及其制备方法,合理控制了mn、cu及cr的质量百分比,保证整个基地组织中的珠光体含量在90%以上,同时又避免了因mn、cu、cr含量过高所导致的硬度过高的问题;通过控制熔接的浇铸温度,准确的控制熔接位置的碳化物层厚,保证熔接后不会因为交接层过厚导致强度减弱;一体浇铸成型,效率也得到提升。
1.一种铁基复合材料,其特征在于,包括互相熔接的材料a和材料b;
2.根据权利要求1所述的铁基复合材料,其特征在于,所述材料a和材料b的浇铸温度为1440℃~1480℃。
3.根据权利要求1所述的铁基复合材料,其特征在于,所述材料b中除了fe还包括以质量百分比计的:0.01%~0.15%的c、0.01%~0.05%的si、0.2%~0.4%的mn、0%~0.20%的p、0.06%~0.11%的s、0.2%~0.4%的cu和0.04%~0.07%的al。
4.根据权利要求1所述的铁基复合材料,其特征在于,所述材料a为压缩机支架,所述材料b为和所述压缩机支架配套的支架插销。
5.根据权利要求1所述的铁基复合材料,其特征在于,所述材料a的生产过程中使用了孕育剂,所述孕育剂用于控制a型石墨的含量;
6.根据权利要求1所述的铁基复合材料,其特征在于,所述材料b为08al钢。
7.一种权利要求1-6任一项所述铁基复合材料的制备方法,其特征在于,包括:
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述主原料、所述边角料及所述回炉料的质量比为1:(2.5~3.5):(5.5~6.5),主原料、边角料及回炉料都是铁。
9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述成分分析包括:
10.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述合金配料中包含si、mn、p、s、cu、sn和cr中的一种或多种。