本發(fā)明公開了一種合金鋼材料，特別涉及一種耐高溫耐磨合金鋼材料及其制備方法，屬于高溫耐磨材料技術領域。
背景技術：
在冶金、電力、機械、建材、國防、軍工和航空航天等許多工業(yè)部門都存在高溫磨損工況，對耐熱、耐高溫磨損材料有著巨大的市場需求。高溫磨損是一種嚴酷而復雜的工況，對材料性能的要求非常苛刻，不僅要求材料具有良好的耐熱性、耐磨性，而且應具有一定的高溫強度、韌性與良好的熱疲勞抗力，傳統(tǒng)的金屬材料往往很難同時滿足這些性能要求，從而導致使用壽命降低。例如耐熱鋼雖然具有良好的高溫強度以及抗氧化能力，但是其高溫抗磨性很差，難以滿足在高溫下抵抗磨損的要求；高鉻白口鑄鐵是目前應用已趨成熟的、具有優(yōu)異抵抗磨料磨損與摩擦磨損性能的材料，但是由于其冶金學上的局限性，抗高溫氧化腐蝕性能又顯不足；工程結構陶瓷材料具有高硬度、高剛度、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點，但陶瓷材料的固有脆性及其加工成形困難，制作成本高等缺點，從而大大限制了其在工業(yè)中的實際應用。
為了提高材料的耐高溫、抗磨損性能，中國發(fā)明專利CN103602911公開了一種耐高溫耐磨合金鋼襯板材料，其含有的化學元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳0.2-0.4、硅0.2-0.4、錳3.5-3.7、鉻0.7-0.9、鉬0.8-1.1、釩1.2-1.4、鑭0.1-0.15、Nb0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。該發(fā)明的襯板在中低碳鋼的基礎上添加鑭、鉬、鈮等元素，得到的合金鋼不僅具有高的硬度、高強度、耐磨性好、耐高溫，而且還具有韌性好、塑性好、耐腐蝕的優(yōu)點，性價比高。該發(fā)明使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過二次精煉，合理控制鑄后熱處理溫度，分批投放原料，提高綜合力學性能。該發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右。中國發(fā)明專利CN 104213031還公開了一種耐高溫泵閥用合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳0.2-0.4、硅0.7-0.9、錳1.7-2.3、鉬0.1-0.2、釩1.1-1.3、鉻2.4-2.6、In0.04-0.07、S≤0.04、P≤0.04、余量為鐵。本發(fā)明通過使用釩、In等元素，并分次投放原料，合理控制鑄后熱處理溫度，使得合金具有耐高溫、耐磨損、固體自潤滑等性能,適用于制作高溫耐磨作業(yè)部件,可制備成各種形狀低重負荷下的滑動軸承、軸瓦、軸套、耐磨襯板、滑板、機床滑道等產(chǎn)品,能代替銅合金類產(chǎn)品,具有耐壓力、抗磨損等優(yōu)勢,能顯著延長工件的使用壽命。中國發(fā)明專利CN 101591753還公開了一種硫化耐熱耐磨稀土合金鋼及其制備方法和應用。該發(fā)明合金鋼由以下重量百分比的各組分組成：碳0.1－1.0％，硅0.2－0.4％，鎢0.1－1.5％，錳0.2－0.8％，鉬0.3－1.7％，硫0.5－2.5％，鉻0.4－2.0％，釩0.1－0.5％，稀土0.1－0.001％，余量為鐵。本發(fā)明硫化耐熱耐磨稀土合金鋼具有優(yōu)異的耐高溫、耐磨損、固體自潤滑等性能，適用于制作高溫耐磨作業(yè)部件，可制備成各種形狀低重負荷下的滑動軸承、軸瓦、軸套、耐磨襯板、滑板、機床滑道等產(chǎn)品，能代替銅合金類產(chǎn)品，具有耐壓力、抗磨損等優(yōu)勢，能顯著延長工件的使用壽命。中國發(fā)明專利CN 1335417還公開了一種高溫耐磨合金鋼及其生產(chǎn)方法，其特征在于，它是采用下述組分和重量百分含量的原料通過熔煉和其它工藝流程生產(chǎn)制得的：77.5～79％的廢鋼，18.3～20 7％的高碳鉻鐵，0.67～1.0％的鉬鐵，0.33～0.5％的釩鐵，適量的硅、錳脫氧劑，0.05～0.1％的鈦鐵，0.02～0.05％的鋯，0.6～1.2％的鋁和0.12～0.5％的稀土元素，這樣制得的合金鋼含碳1.45～1.70％，含鉻11.0～12.5％，含鉬0.4～0.6％，含釩0.15～0.30％，含鈦0.02～0.05％，含鋯0.02～0.05％，含鋁0.6～1.2％，含稀土元素0.05～0.15％。所述的高溫耐磨合金鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于：(1)熔煉：先將按確定含量配制的廢鋼、高碳鉻鐵和鉬鐵裝入中頻爐中進行熔煉，然后在出爐前7～10分鐘在爐中加入確定含量的釩鐵以及適量的硅、錳脫氧劑，最后加入按確定含量配制的鈦鐵、鋯、鋁和稀土元素；(2)退火：將熔煉后按工件造型進行砂型澆注所得的合金鋼件分兩次進行退火，第一次是在1050～1150℃進行擴散均勻化退火，保溫6～8小時，然后隨爐冷卻，第二次退火為球化退火，合金鋼件隨爐升溫至850～870℃，保溫2～4小時后隨爐冷卻至720～750℃，再保溫6小時，隨爐冷至500℃出爐，空冷至室溫；(3)淬火：將退火處理所得的合金鋼件經(jīng)粗機加工后進行淬火處理，淬火溫度取980～1020℃，保溫時間視裝爐量及工件而定，小型工件采用空冷，大型工件可采用強制冷卻；(4)回火：將經(jīng)淬火處理后的合金鋼件進行兩次以上的回火處理，溫度選擇在18 0～250℃之間。中國發(fā)明專利CN 104789851還公開了一種軋機導輥用高溫耐磨合金材料及其制備方法，該高溫耐磨合金材料的各組分按質(zhì)量百分比的構成為：C：2.5～2.8％，Cr：15～17％，余量為Fe，且Cr和C之間的質(zhì)量百分比的比例為：Cr/C＝5～7，軋機導輥用高溫耐磨合金材料的制備方法包括如下步驟：首先，配料及裝料；然后，合金熔煉。該發(fā)明的軋機導輥用高溫耐磨合金材料及其制備方法，具有可提高導輥材料的高溫耐磨性、高溫熱強性和熱穩(wěn)定性能等優(yōu)點。中國發(fā)明專利CN102251184還公開了含鋁Fe－Cr－B耐磨合金及其制備方法，合金的化學組成成分及質(zhì)量百分數(shù)％是：0.35～0.50C，12.0～14.0Cr，1.5～1.8B，3.0～3.5Al，1.2～1.5Si，0.08～0.15La，0.08～0.15Ce，0.22≤La+Ce≤0.28，0.10～0.15Ti，0.32～0.38Na，0.12～0.20Zn，0.16～0.20Mg，Mn＜0.50，S＜0.035，P＜0.035，余量為Fe。該合金經(jīng)熔煉、鑄造成形、機械加工和淬火及回火處理后，具有硬度高和抗高溫磨損性能好，還具有較低的生產(chǎn)成本，推廣應用具有較好的經(jīng)濟效益。中國發(fā)明專利CN 102234745還公開了一種新型高溫耐磨合金，其特征在于由如下重量百分比的元素熔煉而成：C：2.3～3.1％Cr：14～16％W：1.8～2.2％Mn：0.8～1.3％S：0.01～0.1％P：0.01～0.1％Fe：余量。本發(fā)明所得合金產(chǎn)品經(jīng)過測定：洛氏硬度為HRC62－66，沖擊韌性為76.49KJ/mm2，在相同實驗條件下，耐磨性是高錳鋼的5倍。在溫度1200℃下，測得的合金硬度為HRC62－64，具有良好的高溫紅硬性。
中國發(fā)明專利CN 101476090還公開了一種高溫耐磨窯口護鐵合金，以鉻鎳合金為主要元素，其組成成分及重量百分比為：碳C:0.25～0.60，鉻Cr:26.00～30.00，鎳Ni:9.00～12.00，硅Si:0.80～1.50，錳Mn:1.00～2.00，氮:N0.15～0.30，鉬Mo:0.20～0.50，鎢W:0.50～1.00，鈦Ti:0.20～0.60，鈮Nb:0.20～0.60，釩V:0.20～0.50，稀土Re:0.20～0.50，硫S:≤0.04，磷P:≤0.05，余量為鐵Fe。該高溫耐磨窯口護鐵的制造工藝為：造型制備－－熔煉澆注－－熱處理。該發(fā)明解決了現(xiàn)有窯口護鐵高溫條件下不耐磨的技術問題，生產(chǎn)出來的高溫耐磨窯口護鐵合金優(yōu)點突出表現(xiàn)在以下三方面：一是常溫下拉力、硬度延伸率指標高；二是高溫條件下抗氧化和抗磨性強；三是使用壽命明顯優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品。中國發(fā)明專利CN 1772934還公開了一種高溫耐磨合金，由如下重量比例的元素熔煉而成：Cu：5.3％，Mg：0.7％，Si：1.5％，Mn：3.3％，Zr：3.7％，Co：0.5％，Cr：3.5％，Ti：0.7％，S：0.6％，F(xiàn)e：15％，Al：余量，該合金具有較好的高溫耐磨性，在高溫條件下，具有較好的耐熱腐蝕性、抗氧化性，高溫耐磨性能比一般的結構鋼高50－70％。中國發(fā)明專利CN 1451773還公開了一種耐高溫耐磨損高強度合金的制備方法，合金的成分為C0.05～0.08，Cr18.0～20.0，Mo4.5～5.5，Al1.2～1.5，Ti2.5～3.1，F(xiàn)e8.0～10.0，Ce≤0.025，B≤0.005，Si≤0.4，Mn≤0.4，S≤0.01，P≤0.012，Ni余量，采用真空感應熔煉技術，加料順序為：在坩堝中從下至上依次裝入部分小塊Ni+全部Cr、全部W、全部Mo、全部Fe+部分C+剩余小塊Ni+長規(guī)格Ni，剩余C、全部Al、全部Ti在合金化期加入，全部CrB、全部Ce在合金化后期加入；精煉溫度：1580±10℃；澆注溫度：1450±10℃。用本發(fā)明方法制備出的合金在性能上可以達到甚至超過原仿制合金的技術指標。中國發(fā)明專利CN 1088271還公開了一種高溫耐磨合金及其制造技術。它是以Cr為主要合金元素，并同時加有Ni、Mo、W、Cu、N、C、Si、Mn等多種元素的鐵基合金。在制備過程中，采用稀土與堿土元素合成的中間合金進行變質(zhì)處理后，其顯微組織具有孤立的細塊狀與斷條狀的M7C3等高硬度合金碳化物，和過飽和固溶強化程度較高，而穩(wěn)定性適中的奧氏體基體。這種合金在交變受熱的高溫下不發(fā)生γ→α相變，但具有高溫析出硬化效應，用作交變受熱的高溫耐磨材料，較好地緩解了耐磨性與熱疲勞韌性的矛盾。在交變受熱達900℃以上的軋機導衛(wèi)裝置上應用，大大提高了耐用性，在軋鋼生產(chǎn)中具有極為顯著的經(jīng)濟效益。中國發(fā)明專利CN85100649還公開了一種鑄造鎳基高溫合金.該合金具有在高溫(≥1200℃)下保持高溫耐磨性和抗氧化性的特點，適用于制造軋鋼廠高溫加熱爐部件，尤其是超高溫磨損部件.優(yōu)先選用的合金成分(重量)是：鉻30－35％、鎢10－15％、硅0.5－0.8％、錳0.4－0.8％、稀土0.1－0.2％或鈣0.05－0.08％、碳0.40－0.50％、鐵5％以下、鎳46－52％，其它為雜質(zhì)。
但是，上述材料的耐高溫和抗高磨損性能仍難以滿足越來越高要求的高溫磨損工況。
技術實現(xiàn)要素：
為克服上述發(fā)明的不足，本發(fā)明在傳統(tǒng)高鉻耐磨合金鋼基礎上，加入625鎳基合金廢料，并加入硼、鋁和鎳包WC粉等材料，大幅度提高了材料的耐高溫和抗磨損性能，從而獲得了耐高溫耐磨合金鋼材料。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來實現(xiàn)：
一種耐高溫耐磨合金鋼材料及制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
①采用質(zhì)量分數(shù)68～71％的1Cr13鋼廢料、17～20％的625鎳基合金廢料、3.0～3.5％的硼鐵、2.0～2.5％的鈦鐵、2.0～2.5％的金屬鋁和4.0～4.5％的高碳鉻鐵配料，并先將質(zhì)量分數(shù)68～71％的1Cr13鋼廢料、17～20％的625鎳基合金廢料和4.0～4.5％的高碳鉻鐵在電爐內(nèi)混合加熱熔化，待鋼水熔清后，當溫度升至1600～1620℃時，加入質(zhì)量分數(shù)2.0～2.5％的金屬鋁，保溫3～5分鐘后，加入質(zhì)量分數(shù)2.0～2.5％的鈦鐵，保溫3～4分鐘后，加入質(zhì)量分數(shù)3.0～3.5％的硼鐵，然后將鋼水升溫至1650～1665℃，扒渣后出爐到鋼包，并在鋼水出爐過程中，隨鋼水流加入鎳包WC粉，鎳包WC粉的加入量占進入鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)量的8.2～8.8％，鋼包底部預先放入了經(jīng)220～260℃預熱4～5小時的稀土硅鐵合金和硅鈣鋇鋁合金，稀土硅鐵合金和硅鈣鋇鋁合金加入量分別占進入鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)量的1.0～1.2％和1.3～1.5％；
②鋼水經(jīng)扒渣、靜置后，當溫度降至1510～1535℃，將鋼水澆入鑄型，鋼水凝固后開箱取出鑄件，經(jīng)清砂、打磨后，隨爐加熱至550～580℃，保溫12～16小時后，爐冷至溫度低于280℃后，出爐空冷至室溫，即可獲得耐高溫耐磨合金鋼產(chǎn)品。
優(yōu)選：
如上所述的1Cr13鋼廢料的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：0.10～0.15％C,11.50～13.50％Cr,≤1.00％Si,≤1.00％Mn,≤0.025％S,≤0.030％P,≤0.60％Ni,≤0.30％Cu,余量Fe；
如上所述的625鎳基合金廢料的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：20～23％Cr,8～10％Mo,≤5.0％Fe,≤4.15％Nb,≤4.15％Ta,3.15％≤Nb+Ta≤4.15％,≤0.4％Al,≤0.4％Ti,≤0.1％C,≤0.5％Mn,≤0.5％Si,≤0.5％Cu,≤0.015％P,≤0.015％S,余量Ni；
如上所述的硼鐵的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：19.0～21.0％B,≤0.5％C,≤2％Si,≤0.5％Al,≤0.01％S,≤0.1％P,余量Fe；
如上所述的鈦鐵的化學成分及質(zhì)量分數(shù)為：38-42％Ti,<5.0％Al,<2.5％Si,<0.02％P,<0.20％Cu,<0.10％C,<0.02％S,<2.5％Mn,余量Fe。
如上所述的高碳鉻鐵的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：62.0～68.0％Cr，7.0～8.5％C，2.0～3.5％Si，≤0.02％S,≤0.03％P,余量為Fe；
如上所述的稀土硅鐵的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：27.0～30.0％RE,38.0～42.0％Si,<3.0％Mn,<5.0％Ca,<3.0％Ti，余量為Fe；
如上所述的硅鈣鋇鋁合金的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：40～45％Si、10～12％Ca、10～12％Ba、10～12％Al、≤0.8％C、≤0.04％P、≤0.06％S，余量為Fe。
如上所述的鎳包WC粉的顆粒尺寸為φ22～28μm，鎳含量占鎳包WC粉質(zhì)量分數(shù)的32～38％。
本發(fā)明中采用質(zhì)量分數(shù)68～71％的1Cr13鋼廢料、17～20％的625鎳基合金廢料、3.0～3.5％的硼鐵、2.0～2.5％的鈦鐵、2.0～2.5％的金屬鋁和4.0～4.5％的高碳鉻鐵配料。主要是利用1Cr13鋼廢料中的鉻來提高材料的抗氧化性能，利用625鎳基合金廢料中的鎳提高材料高溫強度，并利用其中的鉬、鈮、鉭來提高材料的高溫耐磨性。加入4.0～4.5％的高碳鉻鐵，除了可以提高材料的抗氧化性能外，利用高碳鉻鐵中的C與Ti、Nb、Ta和Mo等生成高硬度的碳化物，可以提高材料的硬度，并改善高溫耐磨性能。加入3.0～3.5％的硼鐵、2.0～2.5％的鈦鐵，可以生成高硬度的Fe2B和TiB2，有利于進一步提高材料的硬度和耐磨性。加入2.0～2.5％的金屬鋁，因鋁是非碳化物和硼化物形成元素，主要固溶于基體，可以提高基體高溫硬度并改善基體抗氧化性能，因此有利于提高材料的高溫耐磨性。
本發(fā)明先將質(zhì)量分數(shù)68～71％的1Cr13鋼廢料、17～20％的625鎳基合金廢料和4.0～4.5％的高碳鉻鐵混合加熱熔化，可以減輕元素的氧化燒損，提高合金元素收得率，并縮短鋼水冶煉時間，節(jié)約能源。當鋼水熔清后，當溫度升至1600～1620℃時，加入質(zhì)量分數(shù)2.0～2.5％的金屬鋁，保溫3～5分鐘后，加入質(zhì)量分數(shù)2.0～2.5％的鈦鐵，保溫3～4分鐘后，加入質(zhì)量分數(shù)3.0～3.5％的硼鐵，然后將鋼水升溫至1650～1665℃，扒渣后出爐到鋼包，有利于提高鋁、鈦和硼的收得率，并穩(wěn)定鋼水中的合金元素含量。本發(fā)明在鋼水出爐過程中，隨鋼水流加入鎳包WC粉，鎳包WC粉的加入量占進入鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的8.2～8.8％，鎳包WC粉的顆粒尺寸為φ22～28μm，鎳含量占鎳包WC粉質(zhì)量分數(shù)的32～38％，加入的鎳包WC粉與鋼基體是牢固的冶金結合，確保WC顆粒在使用過程中不會剝落，有利于大幅度提高材料的耐磨性能。本發(fā)明還在鋼包底部預先放入了經(jīng)220～260℃預熱4～5小時的稀土硅鐵合金和硅鈣鋇鋁合金，稀土硅鐵合金和硅鈣鋇鋁合金加入量分別占進入鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的1.0～1.2％和1.3～1.5％，有利于改善鋼水質(zhì)量，提高材料的強度和韌性。
本發(fā)明當鋼水經(jīng)扒渣、靜置后，當溫度降至1510～1535℃，將鋼水澆入鑄型，鋼水凝固后開箱取出鑄件，鑄件經(jīng)清砂、打磨后，隨爐加熱至550～580℃，保溫12～16小時后，爐冷至溫度低于280℃后，出爐空冷至室溫，獲得的材料高溫性能好，由此可獲得耐高溫耐磨合金鋼產(chǎn)品。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：
1)本發(fā)明材料以1Cr13鋼廢料、625鎳基合金廢料為主要原料，還加入適量廉價的硼鐵、鈦鐵、金屬鋁和高碳鉻鐵，不加價格昂貴的金屬鎳、鈷、鈮等原料，使耐高溫耐磨合金鋼材料具有較低的生產(chǎn)成本；
2)本發(fā)明材料具有優(yōu)異的高溫性能，其600℃的硬度超過55HRC，在600℃下的高溫耐磨性明顯優(yōu)于高鎳鉻合金鋼、高鉻鑄鐵、高速鋼、1Cr13鋼、625鎳基合金等材料。
具體實施方式
以下結合實施例對本發(fā)明做進一步詳述，但本發(fā)明并不限于以下實施例。
實施例1：
一種耐高溫耐磨合金鋼材料，采用電爐熔煉，具體制備工藝步驟是：
①采用質(zhì)量分數(shù)68％的1Cr13鋼廢料(1Cr13鋼廢料的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：0.12％C,12.87％Cr,0.67％Si,0.32％Mn,0.019％S,0.024％P,0.11％Ni,0.14％Cu,余量Fe)、20％的625鎳基合金廢料(625鎳基合金廢料的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：21.06％Cr,8.54％Mo,3.02％Fe,3.78％Nb,0.13％Ta,0.25％Al,0.27％Ti,0.05％C,0.22％Mn,0.37％Si,0.19％Cu,0.012％P,0.009％S,余量Ni)、3.0％的硼鐵(硼鐵的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：19.54％B,0.26％C,1.58％Si,0.19％Al,0.008％S,0.063％P,余量Fe)、2.5％的鈦鐵(鈦鐵的化學成分及質(zhì)量分數(shù)為：38.88％Ti,3.60％Al,1.59％Si,0.016％P,0.14％Cu,0.07％C,0.009％S,2.18％Mn,余量Fe)、2.0％的金屬鋁和4.5％的高碳鉻鐵(高碳鉻鐵的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：63.84％Cr，7.92％C，2.51％Si，0.010％S,0.013％P,余量為Fe)配料，并先將質(zhì)量分數(shù)68％的1Cr13鋼廢料、20％的625鎳基合金廢料和4.5％的高碳鉻鐵在500公斤中頻感應電爐內(nèi)混合加熱熔化，待鋼水熔清后，當溫度升至1604℃時，加入質(zhì)量分數(shù)2.0％的金屬鋁，保溫5分鐘后，加入質(zhì)量分數(shù)2.5％的鈦鐵，保溫3分鐘后，加入質(zhì)量分數(shù)3.0％的硼鐵，然后將鋼水升溫至1654℃，扒渣后出爐到鋼包，并在鋼水出爐過程中，隨鋼水流加入鎳包WC粉(鎳包WC粉的顆粒尺寸為φ22～28μm，鎳含量占鎳包WC粉質(zhì)量分數(shù)的32.7％)，鎳包WC粉的加入量占進入鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的8.2％，鋼包底部預先放入了經(jīng)220℃預熱5小時的稀土硅鐵合金(稀土硅鐵的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：27.91％RE,41.08％Si,2.04％Mn,3.66％Ca,1.85％Ti，余量為Fe)和硅鈣鋇鋁合金(硅鈣鋇鋁合金的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：40.83％Si、10.57％Ca、11.84％Ba、10.28％Al、0.55％C、0.031％P、0.027％S，余量為Fe)，稀土硅鐵合金和硅鈣鋇鋁合金加入量分別占進入鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的1.0％和1.5％；
②鋼水經(jīng)扒渣、靜置后，當溫度降至1512℃，將鋼水澆入鑄型，鋼水凝固后開箱取出鑄件，經(jīng)清砂、打磨后，隨爐加熱至550℃，保溫16小時后，爐冷至溫度低于280℃后，出爐空冷至室溫，即可獲得耐高溫耐磨合金鋼產(chǎn)品，其力學性能見表1。
實施例2：
一種耐高溫耐磨合金鋼材料，采用電爐熔煉，具體制備工藝步驟是：
①采用質(zhì)量分數(shù)71％的1Cr13鋼廢料(1Cr13鋼廢料的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：0.15％C,11.99％Cr,0.75％Si,0.63％Mn,0.017％S,0.020％P,0.38％Ni,0.13％Cu,余量Fe)、17％的625鎳基合金廢料(625鎳基合金廢料的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：22.85％Cr,8.11％Mo,2.96％Fe,0.52％Nb,3.41％Ta,0.18％Al,0.24％Ti,0.08％C,0.19％Mn,0.28％Si,0.30％Cu,0.012％P,0.010％S,余量Ni)、3.5％的硼鐵(硼鐵的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：20.87％B,0.41％C,1.26％Si,0.29％Al,0.005％S,0.039％P,余量Fe)、2.0％的鈦鐵(鈦鐵的化學成分及質(zhì)量分數(shù)為：41.58％Ti,2.80％Al,2.04％Si,0.014％P,0.17％Cu,0.06％C,0.009％S,1.84％Mn,余量Fe)、2.5％的金屬鋁和4.0％的高碳鉻鐵(高碳鉻鐵的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：67.06％Cr，8.33％C，2.38％Si，0.007％S,0.015％P,余量為Fe)配料，并先將質(zhì)量分數(shù)71％的1Cr13鋼廢料、17％的625鎳基合金廢料和4.0％的高碳鉻鐵在1500公斤中頻感應電爐內(nèi)混合加熱熔化，待鋼水熔清后，當溫度升至1619℃時，加入質(zhì)量分數(shù)2.5％的金屬鋁，保溫3分鐘后，加入質(zhì)量分數(shù)2.0％的鈦鐵，保溫4分鐘后，加入質(zhì)量分數(shù)3.5％的硼鐵，然后將鋼水升溫至1664℃，扒渣后出爐到鋼包，并在鋼水出爐過程中，隨鋼水流加入鎳包WC粉(鎳包WC粉的顆粒尺寸為φ22～28μm，鎳含量占鎳包WC粉質(zhì)量分數(shù)的37.6％)，鎳包WC粉的加入量占進入鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的8.8％，鋼包底部預先放入了經(jīng)260℃預熱4小時的稀土硅鐵合金(稀土硅鐵的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：29.50％RE,38.71％Si,2.06％Mn,3.57％Ca,2.18％Ti，余量為Fe)和硅鈣鋇鋁合金(硅鈣鋇鋁合金的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：44.18％Si、10.53％Ca、11.26％Ba、10.64％Al、0.51％C、0.031％P、0.047％S，余量為Fe)，稀土硅鐵合金和硅鈣鋇鋁合金加入量分別占進入鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的1.2％和1.3％；
②鋼水經(jīng)扒渣、靜置后，當溫度降至1532℃，將鋼水澆入鑄型，鋼水凝固后開箱取出鑄件，經(jīng)清砂、打磨后，隨爐加熱至580℃，保溫12小時后，爐冷至溫度低于280℃后，出爐空冷至室溫，即可獲得耐高溫耐磨合金鋼產(chǎn)品，其力學性能見表1。
實施例3：
一種耐高溫耐磨合金鋼材料，采用電爐熔煉，具體制備工藝步驟是：
①采用質(zhì)量分數(shù)69％的1Cr13鋼廢料(1Cr13鋼廢料的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：0.13％C,12.87％Cr,0.62％Si,0.37％Mn,0.020％S,0.025％P,0.29％Ni,0.15％Cu,余量Fe)、18.8％的625鎳基合金廢料(625鎳基合金廢料的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：21.69％Cr,8.99％Mo,4.27％Fe,2.14％Nb,1.70％Ta,0.20％Al,0.27％Ti,0.07C,0.31％Mn,0.45％Si,0.28％Cu,0.013％P,0.011％S,余量Ni)、3.3％的硼鐵(硼鐵的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：20.54％B,0.38％C,1.63％Si,0.29％Al,0.008％S,0.049％P,余量Fe)、2.3％的鈦鐵(鈦鐵的化學成分及質(zhì)量分數(shù)為：39.92％Ti,2.78％Al,2.01％Si,0.015％P,0.10％Cu,0.06％C,0.013％S,1.75％Mn,余量Fe)、2.3％的金屬鋁和4.3％的高碳鉻鐵(高碳鉻鐵的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：65.08％Cr，7.53％C，2.68％Si，0.014％S,0.018％P,余量為Fe)配料，并先將質(zhì)量分數(shù)69％的1Cr13鋼廢料、18.8％的625鎳基合金廢料和4.3％的高碳鉻鐵在3000公斤中頻感應電爐內(nèi)混合加熱熔化，待鋼水熔清后，當溫度升至1613℃時，加入質(zhì)量分數(shù)2.3％的金屬鋁，保溫4分鐘后，加入質(zhì)量分數(shù)2.3％的鈦鐵，保溫4分鐘后，加入質(zhì)量分數(shù)3.3％的硼鐵，然后將鋼水升溫至1658℃，扒渣后出爐到鋼包，并在鋼水出爐過程中，隨鋼水流加入鎳包WC粉(鎳包WC粉的顆粒尺寸為φ22～28μm，鎳含量占鎳包WC粉質(zhì)量分數(shù)的35.1％)，鎳包WC粉的加入量占進入鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的8.5％，鋼包底部預先放入了經(jīng)250℃預熱5小時的稀土硅鐵合金(稀土硅鐵的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：29.06％RE,40.57％Si,2.38％Mn,3.16％Ca,1.24％Ti，余量為Fe)和硅鈣鋇鋁合金(硅鈣鋇鋁合金的化學成分質(zhì)量分數(shù)為：42.81％Si、10.95％Ca、11.27％Ba、11.69％Al、0.50％C、0.029％P、0.040％S，余量為Fe)，稀土硅鐵合金和硅鈣鋇鋁合金加入量分別占進入鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)量分數(shù)的1.1％和1.4％；
②鋼水經(jīng)扒渣、靜置后，當溫度降至1524℃，將鋼水澆入鑄型，鋼水凝固后開箱取出鑄件，經(jīng)清砂、打磨后，隨爐加熱至560℃，保溫14小時后，爐冷至溫度低于280℃后，出爐空冷至室溫，即可獲得耐高溫耐磨合金鋼產(chǎn)品，其力學性能見表1。
表1耐高溫耐磨合金鋼力學性能
本發(fā)明材料以1Cr13鋼廢料、625鎳基合金廢料為主要原料，還加入適量廉價的硼鐵、鈦鐵、金屬鋁和高碳鉻鐵，不加價格昂貴的金屬鎳、鈷、鈮鐵等原料，使耐高溫耐磨合金鋼材料具有較低的生產(chǎn)成本。本發(fā)明材料常溫硬度高，強度和韌性好，還具有優(yōu)異的高溫性能，其600℃的硬度超過55HRC。在600℃下的高溫磨損條件下，本發(fā)明材料的高溫耐磨性，比高鎳鉻合金鋼提高352％、比高鉻鑄鐵提高293％、比高速鋼提高187％、比1Cr13鋼提高419％、比625鎳基合金提高160％。在高溫磨損條件下，推廣應用本發(fā)明材料具有良好的經(jīng)濟和社會效益。