/ cm2,硬度大于62HRC。③采用硅-鈣 合金脫氧，鋁終脫氧，同時采用鈦固定鐵液中的氮，穩定并提高了硼元素的收的率，硼的收 的率大于92%，比普通方法提高硼收的率10%以上，使含硼高鉻鑄鐵性能穩定。④該含硼高 鉻鑄鐵具有優異的耐磨性，達到甚至超過了含鉬、鎳高鉻白口鑄鐵水平。但該含硼高鉻耐磨 鑄鐵由于含硼量小（〇. 15~0. 3%)，合金中的硼化物含量少，使其耐磨性能仍然較低；由于 含硼高鉻耐磨鑄鐵中的碳含量高（2. 5~3. 5%C)，使其韌性較低，在重載、大沖擊磨損工況 下使用其安全性能差；由于采用較多的合金進行變質處理，造成變質處理工藝復雜，成本增 加。
[0008] 中國發明專利CN 101660097B公開了高硼高鉻低碳耐磨合金鋼及其制備方法，其 特征在于高硼高鉻低碳耐磨合金鋼的化學成分為(重量％):〇. 10~0. 5% C，3~26% Cr， 0· 5 ~1. 2% Si，0. 5 ~1. 5% Μη，0· 3 ~2. 8% B，0· 3-2. 6% Cu，0. 2-0. 6% Ti，0· 02-0. 15% Ca，0. 03-0. 25% Ce, 0· 02-0. 18% Ν，0· 05 ~0· 3% Nb，0. 04 ~0· 09% Α1，0· 02 ~0· 15% Mg， 0. 04-0. 13%K，S〈0. 03%，P〈0. 04%，余量為Fe和不可避免的雜質元素。該專利雖然經營硬 度高、耐磨性和熱穩定好的高含量的硼化物和高含量的具有高硬度的鉻及鉻的碳化物作為 耐磨合金的硬質相，硼化物鑲嵌在髙韌性的馬氏體基體上，獲得具有髙強韌性、高耐磨性， 不含鎳和鉬元素的低成本高硼高鉻低碳耐磨合金鋼。但是該材料在高沖擊應力工況下的強 韌性仍然不足，從而限影響了該材料工業化應用。
[0009] 含硼高鉻鑄鐵盡管具有良好的耐磨性能，但是硼元素的加入造成碳化物數量和硼 化物數量的增加，將引起高鉻鑄鐵合金的韌性降低，如果要提高韌性則需加入鉬、鎳等昂貴 合金元素，使生產成本增加。因此，含硼高鉻鑄鐵雖然在國內外均進行了研究，但由于其強 度和韌性未有得到解決，致使其一直未能得到廣泛推廣和應用。
[0010] 眾所周知，材料在巨大局部載荷作用下不損壞的關鍵是具有韌性好的基體。為此， 近年來，國內外開展了奧氏體高鉻鑄鐵的研究和開發，已取得了較好的應用效果。亞穩奧氏 體基耐磨材料在使用中的一個顯著特點就是具有加工硬化性能。此種材料工作時，奧氏體 基體可承受局部沖擊，且產生一定的加工硬化效果，在較大的沖擊力或摩擦力作用下，處于 亞穩狀態下的奧氏體基耐磨材料表層發生塑性變形，誘發材料表面組織中的奧氏體向馬氏 體轉變，產生強烈的加工硬化現象，使材料表層不斷的層層硬化，硬度比使用前急劇提高。 根據沖擊摩擦能量大小的不同，表層硬度約提高HRC(5~15)個單位。同時由于硼化物顆粒 增強耐磨材料心部仍保持奧氏體組織所有的強韌性，能抑制裂紋的擴展作用，降低了硼化 物顆粒增強耐磨材料的破裂和剝落傾向，尤其是降低了硼化物、碳化物斷裂和剝落的程度， 極大地提高了合金的抗沖擊磨損能力。可以說，碳化物和奧氏體雙相組織在磨損過程中互 相支撐，相得益彰。具有這樣顯微組織的材料能夠承受惡劣的工作條件。在合適的工作條 件下，其抗磨性可達到甚至超過熱處理狀態的馬氏體白口鑄鐵。
[0011] 由于亞穩奧氏體塑性變形能力較好，它與碳化物界面的結合強度也較高，同時在 沖擊作用下，由于能產生加工硬化而使材料表面硬度提高，從而起到支撐和保護碳化物的 作用。而馬氏體基體由于變形能力小，抵抗裂紋擴展能力差，當物體在馬氏體表面發生磨損 時，材料表面局部區域受很大應力，極易使裂紋擴展，對硬脆的硼化物和碳化物破壞作用很 大。在沖擊和鑿削作用下極容易產生疲勞剝落和脆性剝落致使失重量增大，這時需要提高 材料的顯微韌性，增加局部應力集中的緩和能力才可以提高耐磨性。因此，在沖擊磨損條 件下，馬氏體基體材料的耐磨性不如奧氏體基體的好。
[0012] 但是，鑄造合金所形成的奧氏體基體的亞穩狀態，與碳鋼的殘余奧氏體不同，它要 具有一定的相對穩定性，而在摩擦磨損時表層又易于形變誘發馬氏體相變。同時，這種合金 還有較高的沖擊韌性。
[0013] 更為重要的是，當耐磨材料的奧氏體組織處于亞穩狀態時，在摩擦磨損過程中， 表層奧氏體基體產生大量位錯和層錯。不同滑移系中的位錯相互交截、纏結、制約著彼此運 動，從而形成位錯叢聚，構成亞晶界位錯墻。而位錯叢聚區及層錯區也正是α馬氏體和ε馬氏體的形核地，在摩擦應力作用下，表層亞穩奧氏體在磨損過程中誘發（α + ε)馬氏體 相變，從而磨損表面以形成α馬氏體為主，次表層以形成ε馬氏體為主，使表層硬度得以 大幅度提高，遠遠大于普通奧氏體加工硬化所達到的硬度。并且形成一個從表層向心部的 負的硬度梯度，增強了合金的抗沖擊磨損能力。另外，由于合金中的奧氏體基體處于亞穩 狀態，當表面誘發相變馬氏體硬化層磨掉之后，下面的奧氏體在摩擦應力作用下繼續誘發 相變馬氏體產生。從能量角度來看，表層亞穩奧氏體在磨損過程中誘發馬氏體相變，必然要 吸收和消耗部分能量。這樣，就造成磨損破裂的畸變能中有一部分消耗于這種組織轉變，從 而使材料磨損減少，即材料耐磨性提高。
【發明內容】
[0014] 本發明的目的在于解決現有技術中的不足，提供一種以硬度高、耐磨性好，并具有 高強韌性、高硼化物含量的具有高硬度的鉻及鉻的碳化物作為耐磨合金的硬質相，硼化物 鑲嵌在髙韌性的馬氏體基體上，獲得具有髙強韌性、高耐磨性，不含鎳的低成本一種高韌性 含硼高鉻耐磨合金及其制造方法。
[0015] 為實現上述目的，本發明可以通過以下基本化學成分的設計和技術方案來實現： 0. 20 ~0. 6% C，15 ~20% Cr，0. 4 ~0. 8% Μο, 0. 5 ~1. 10% Si，3. 5 ~6. 0% Μη，0. 4 ~2. 3% Β，0· 4 ~1. 5% Cu，0. 3 ~1. 2% Ti, 0· 10 ~1. 0% V，0. 05 ~0· 3% Nb，0. 05 ~0· 10% Α1， 0· 10 ~0· 25% Ca，0· 05 ~0· 2% Y，0· 05 ~0· 3% Ce, 0· 04 ~0· 20% N，0· 05 ~0· 15%K，S < 0. 03%，Ρ < 0. 04%，余量為Fe和不可避免的雜質元素。
[0016] 本發明所提供的高韌性含硼高鉻耐磨合金及其制造方法，其制造工藝步驟是： (1)供硼劑和變質孕育劑制造： 將釩鐵、鈦鐵、鈮鐵、氧化鉀、硅鈣鋇合金、含氮鉻鐵破碎成60~100目的粉末，將 60~100目的Al、BC、BN、B203、Si3N4和變質元素稀土 Ce、Y -起按照質量百分比0. 4~ 2. 3% Β，0· 3 ~1. 2% Ti，0· 10 ~1. 0% V，0. 05 ~0· 3% Nb，0. 05 ~0· 10% Α1，0· 10 ~0· 25% Ca，0· 05 ~0· 2% Υ，0· 05 ~0· 3% Ce, 0· 04 ~0· 20% Ν，0· 05 ~0· 15%Κ 配比后混合均勻，采 用厚度0. 12~0. 25mm低碳鋼鋼帶包裝，滾乳成直徑8~15mm金屬包芯線，或者直接裝入 低碳鋼管中； (2) 冶煉 將廢鋼、鉻鐵在電爐中熔化，鋼水熔清后加入銅板、硅鐵、錳鐵，控制碳含量達到要求， 爐前調整成分合格后，將熔體溫度升高至1560~1620°C，加入硅鈣合金進行預脫氧，加入 鋁終脫氧； (3) 加硼和變質孕育處理 將（1)所制造的供硼劑和變質孕育劑金屬包芯線通過喂線機，按照所需質量百分比含 量加入到冶煉好的鋼水中加硼和變質孕育處理，或將（1)所制造的供硼劑和變質孕育劑鋼 管，按照所需質量百分比含量添加到冶煉好的鋼水中加硼和變質孕育處理，或者直接添加 到鋼包內澆注的鋼水中進行加硼和變質孕育處理； (4) 澆注成型 將經處理好的鋼水在砂型或金屬型內澆注成鑄件，或在離心機上采用離心復合鑄造法 澆注成外層為高硼高鉻耐磨合金鋼，內層為鑄鐵、合金鑄鐵、球墨鑄鐵或低合金鋼的雙金屬 復合材料，熔體澆注溫度1400~1450°C ; (5) 熱處理 ① 鑄件清理后，在700~780°C溫度下保溫4 一 6小時進行亞臨界空淬，將基質分解成 鐵素體和碳化物的混合體，使其基體形成亞穩奧氏體組織，并使其硬度降低到30~35HRC， 以便于進行機械加工； ② 鑄件清理后，或經機械加工后，將鑄件或加工件在920~1150°C保溫2 - 4小時進行 熱處理，使其硬化以形成亞穩奧氏體，然后進行空冷到室溫，以便在合金基質中形成馬氏體 顯微組織，經過該熱處理工藝處理后的材料的硬度可以達到HRC50~65 ; ③ 將熱處理后的材料在150~200°C進行回火處理，回火保溫時間2 - 4小時，隨爐空 冷至室溫，以進一步調整硬度； 所述的供硼劑為工業BC、B203、BN，其中BC含量為50~60%，其中B20 3含量為20~30%， BN含量為10~20% ; 所述的B203供硼劑為工業硼砂或者硼酸經脫水后制得，采用劑稀土硅鐵在鋼水中直接 還原成B ; 所述的N源為Si3N4和含氮鉻鐵； 所述的變質孕育劑為稀土 Ce、Y、氧化鉀、硅鈣鋇合金。
[0017] 有益效果 與現有技術相比，本發