選地，所述I凡板先被加以表面處理；
[0041]2)根據(jù)軋輥的工作受力狀況，其主要磨損的部位是輥身表面，據(jù)此在管模內(nèi)壁固定外碳源，然后將步驟I)中的釩板按照管模內(nèi)壁尺寸進(jìn)行卷繞，使其與外碳源緊密結(jié)合；優(yōu)選地，在離心機(jī)的奧氏體不銹鋼管模內(nèi)壁固定外碳源；
[0042]3)將合金鋼基材冶煉為鋼液；優(yōu)選地，溫度控制在1500_1560°C ；
[0043]4)將上述鋼液澆鑄到上述放置有釩板和碳源的離心機(jī)管模內(nèi)，待金屬液冷卻后拔出，得到鑄態(tài)的復(fù)合軋輥，其輥身表面為合金鋼與釩板的復(fù)合體，而輥芯仍為合金鋼基體；優(yōu)選地，將上述鋼液通過離心鑄造澆鑄到上述放置有釩板和碳源的離心機(jī)管模內(nèi)；優(yōu)選地，澆鑄溫度控制在1500-1560°C，澆鑄時間為60-120秒為宜；更優(yōu)選地，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為500-600rpm ;優(yōu)選地，待金屬液冷卻2_3min后拔出；
[0044]5)將拔出的鑄態(tài)復(fù)合軋輥很快轉(zhuǎn)移到具有保護(hù)氣氛的熱處理爐內(nèi)進(jìn)行保溫，最后隨爐冷卻至室溫，從而在輥身表面形成梯度復(fù)合涂層，而輥芯基體仍為合金鋼基體；
[0045]6)所得的輥身表面具有梯度復(fù)合涂層的軋輥被進(jìn)一步熱處理以獲得更合適的基體組織。
[0046]優(yōu)選地，釩板厚度為0.2?3mm，若小于0.2mm，則釩板在澆注復(fù)合過程中就已經(jīng)完全反應(yīng)，不能獲得V2C組織，直接生成彌散分布V8C7;超過3_則導(dǎo)致擴(kuò)散距離增大，反應(yīng)動力不足。
[0047]優(yōu)選地，通過嚴(yán)格控制步驟5)中保溫溫度與時間的關(guān)系，獲得所述準(zhǔn)單晶相V2C致密陶瓷層。該陶瓷層呈現(xiàn)出較為明顯的準(zhǔn)單晶組織，光學(xué)顯微鏡下表現(xiàn)為晶界減少，影響斷裂韌性的位錯也相應(yīng)減少，代之亞晶界增多，有效提高該陶瓷層的抗裂能力。
[0048]優(yōu)選地，通過控制步驟5)中保溫時間、保溫溫度獲得該梯度復(fù)合涂層即碳化物涂層，所述碳化物涂層包括依次呈梯度分布的準(zhǔn)單晶相V2C致密陶瓷層、微米V8C7致密陶瓷層、V8C7與基體的融合層。
[0049]更優(yōu)選地，上述步驟5)中保溫溫度、保溫時間以及最終能夠獲得的梯度復(fù)合涂層的總厚度符合如下公式，
[0050]L = kTlogt1/2+b0
[0051]其中:
[0052]L——梯度復(fù)合涂層的總厚度(μ m)，
[0053]k 是常數(shù)，取值為0-1，k O,
[0054]T--保溫溫度(K)，
[0055]t 保溫時間(S)，
[0056]b0——初始厚度(μ m)，即鋼液澆注后與釩板之間形成的復(fù)合層的厚度。
[0057]綜上，所述梯度復(fù)合涂層，包括V2C致密陶瓷層，硬度高。所述V2C致密陶瓷層為準(zhǔn)單晶相，所述準(zhǔn)單晶相是指，原子的排列不像一般單晶那樣具有相同的晶格，但仍具有嚴(yán)格的順序，呈現(xiàn)出幾何排列；晶向一致性高、晶界明顯減少，并且原子排列比較有序。準(zhǔn)單晶相介于多晶相與單晶相之間，相較于多晶相，準(zhǔn)單晶相的晶界明顯減少，位錯密度低，有較多亞晶界，因此硬度有明顯提升；而較之單晶相，其對制備方式要求更低，且組織更為穩(wěn)定。
[0058]優(yōu)選地，在步驟I)中，表面處理的步驟如下:
[0059]第一步酸洗，選用300ml/L的鹽酸或60ml/L的磷酸或120ml/L的雙氧水，后流水沖洗；
[0060]第二步酸洗，選用300ml/L的氫氟酸或200ml/L的硫酸或240ml/L的雙氧水，后流水沖洗；
[0061]第三步表面打磨，選用800-1200目Al2O3砂紙，最后用酒精超聲清洗。
[0062]更優(yōu)選地，步驟2)中的外碳源為石墨紙或石墨粉；優(yōu)選地，所述石墨紙為三級以上，純度為85-99%，厚度為0.1-0.35mm ;優(yōu)選地，所述石墨粉選擇粒度在600-1000目，純度為85-99%。值得注意的是，當(dāng)管模內(nèi)壁固定石墨紙時，管模不用預(yù)加熱；而當(dāng)管模內(nèi)壁固定石墨粉時，需采用噴涂法，即用壓縮空氣或其他動力將懸浮得石墨粉驅(qū)趕至噴嘴處，以霧狀形式噴涂在預(yù)熱至150?250°C的旋轉(zhuǎn)管模內(nèi)壁，利用管模熱量干燥石墨粉層，可獲得厚度均勻的石墨粉層。
[0063]優(yōu)選地，步驟5)中，升溫至1000-1160 °C，升溫速度控制在7°C /min，保溫時間為6.5-11.5h，優(yōu)選 8-10ho
[0064]優(yōu)選地，所選合金鋼基體為低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、高速鋼、模具鋼或耐熱鋼。
[0065]優(yōu)選地，保護(hù)氣為氬氣或氮氣，氣體流量為4-7ml/min。
[0066]其中，保溫溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在上述范圍內(nèi)，溫度高于1160°C，反應(yīng)過程中的液相過多，而使得V2C轉(zhuǎn)變成為V8C7,而不能獲得準(zhǔn)單晶相V2C ;但是溫度低于1000°C，則V的溶解度太低，反應(yīng)無法正向進(jìn)行。同樣的，保溫時間也應(yīng)該保持一個合理的區(qū)間，時間超過11.5h，幾乎所有的V2C會轉(zhuǎn)變?yōu)閂8C7,而低于6.5h，則反應(yīng)獲得的V2C太少，涂層厚度難以保證，最佳的應(yīng)該保持在8-10h。
[0067]更優(yōu)選地，具有碳化物涂層的軋輥復(fù)合體被進(jìn)一步熱處理以獲得更合適的基體組織:將高合金鑄鋼軋輥加熱到&3以上150-250°C保溫一定時間；球化退火熱處理，選擇球化溫度，一般高于或略高于Aca臨界點；淬火熱處理，將其加熱到臨界溫度“^或々^以上，保溫一定時間使之充分奧氏體化后，再以大于臨界冷卻速度的冷速急劇冷卻到貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，從而使輥身表面工作層獲得貝氏體組織。
[0068]所述軋輥以合金鋼為基體，所選合金鋼基體為低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，優(yōu)選為Q345A、Q345B、Q345C、Q345D、Q345E、Q420A、Q460A 等(見國標(biāo) GB/T 1951-2008)、合金工具鋼，包括高速鋼和模具鋼，如 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V、9CrWMo、9Cr、9Cr2、9CrV、8Cr2MoV、9Cr2Mo、9Cr2MoV、9Cr3Mo、8Cr3MoV、8Cr5MoV、55Mn2、55Cr、60CrMnMo、60SiMnMo 等，見國標(biāo) GB/T 1299-2000，或耐熱鋼，優(yōu)選為 ZG40GCr9Si2、ZG30Crl8Mnl2Si2N、ZG35Cr24Ni7SiN等(見國標(biāo)YB/T 036.3_92)，基體組織根據(jù)熱處理方式的不同為珠光體、馬氏體、鐵素體、貝氏體、奧氏體和索氏體中的一種或幾種。
[0069]本發(fā)明通過鑄造尤其是離心鑄造獲得合金鋼基體+釩的軋輥復(fù)合體后，引入外碳源，以加熱擴(kuò)散的方式可直接在軋輥的輥身表面形成碳化物涂層，碳化物涂層與輥芯基體之間為冶金結(jié)合，結(jié)合力很強(qiáng)，克服了現(xiàn)有硬質(zhì)顆粒與金屬基體間非冶金結(jié)合，結(jié)合力很弱，顆粒容易脫落的問題，大幅度提高了涂層的力學(xué)性能。并且該方法操作簡單，無需復(fù)雜設(shè)備，獲得的軋輥性能良好。不同的熱處理方式，使軋輥具有不同的力學(xué)性能，滿足了實際生產(chǎn)的要求。由于表面致密準(zhǔn)單晶陶瓷層的形成，該陶瓷層呈現(xiàn)出較為明顯的準(zhǔn)單晶組織，光學(xué)顯微鏡下表現(xiàn)為晶界減少，影響斷裂韌性的位錯也相應(yīng)減少，代之亞晶界增多，有效提高該陶瓷層的抗裂能力。因此輥身表面具有較高的硬度HRC50-72，相對耐磨性是基體的10-20倍。所述相對耐磨性的定義為:以基體材料為標(biāo)準(zhǔn)試樣，在相同磨料粒度，相同載荷，圓盤以相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動相同圈數(shù)后，被測涂層產(chǎn)生磨損量與標(biāo)準(zhǔn)試樣產(chǎn)生磨損量的比值稱為涂層的相對耐磨性，因此也簡稱為涂層的相對耐磨性是基體的幾倍，下述相同參數(shù)的檢測標(biāo)準(zhǔn)與之相同。
[0070]這是由于其中的V2C致密陶瓷層為準(zhǔn)單晶組織，化學(xué)穩(wěn)定性和耐磨性好，具有低摩擦系數(shù)、高硬度、低表面能以及低傳熱性。而與之相對的微米V8C7致密陶瓷層的硬度只能達(dá)到HRC40-50，其相對耐磨性是基體的6-10倍。
【附圖說明】
[0071]圖1是離心澆鑄前外碳源(石墨紙或石墨粉)與釩板在管模內(nèi)的布置圖；
[0072]圖2是熱處理后的復(fù)合軋輥以及試樣截取的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0073]以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0074]實施例1:軋輥的制備方法，包括如下步驟:
[0075]1、先準(zhǔn)備一釩板I，其中釩的純度應(yīng)控制在99.7%，所述釩板I應(yīng)該先被加以表面處理，步驟如下:
[0076]第一步酸洗，選用300ml/L的鹽酸，后流水沖洗；
[0077]第二步酸洗，選用300ml/L的氫氟酸，后流水沖洗；
[0078]第三步表面打磨，選用800目的Al2O3砂紙，最后用酒精超聲清洗。所述釩板I的厚度控制在0.2mm。
[0079]2、根據(jù)軋輥的工作受力狀況，其主要磨損的部位是輥身表面，據(jù)此在離心機(jī)的奧氏體不銹鋼管模2內(nèi)固定外碳源3，外碳源3為石墨紙，所述石墨紙為三級以上，純度85 %，厚度為0.1_，然后將步驟I中的釩板I按照管模2內(nèi)壁尺寸進(jìn)行卷繞，使其與石墨紙緊密結(jié)