專利名稱：一種復(fù)合耐磨襯板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一般破碎、研磨、輸送、浮選、粉碎領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)備，特別 是一種復(fù)合耐磨襯板的制備方法，該方法制備的復(fù)合耐磨襯板特別適用于大 直徑、高沖擊、研磨、粉碎領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)備的零部件制作。
背景技術(shù)：
煤炭、冶金、礦山、電力、建材、耐火材料、能源等工業(yè)行業(yè)廣泛應(yīng)用 的破碎、制粉、浮選、輸送等機(jī)械上的襯板是主要的磨損件。目前各行業(yè)所 用的襯板材質(zhì)主要有高錳鋼、多元低合金鋼、鉻系白口鑄鐵等幾種單一金屬 材料。高錳鋼中無硬質(zhì)碳化物，因而硬度低。只有在高負(fù)荷、高沖擊應(yīng)力下， 實現(xiàn)奧氏體向馬氏體的固態(tài)相變而加工硬化，才能充分發(fā)揮其耐磨性。而在 球磨機(jī)中，磨球是通過磨料堆積層間接沖擊襯板，沖擊強(qiáng)度較小，加工硬化
效果不顯著，因此耐磨性達(dá)不到理想值；多元低合金鋼中也無硬質(zhì)碳化物， 因而硬度低。宏觀硬度在服C40左右，由于硬度低，不能抵抗磨料的壓入和 劃動，在使用過程中表面產(chǎn)生大量的切削和塑變低周疲勞，故耐磨性不好； 鉻系鑄鐵雖然耐磨、耐熱、耐蝕性能好，但其塑韌性差容易斷裂。尤其在大 直徑、高沖擊、研磨、粉碎領(lǐng)域，安全性更是不能令人滿意。近年來，針對 襯板磨損的具體工況和資源情況，國內(nèi)外主要在化學(xué)成分再合金化、熱處理 工藝、冶煉澆注工藝等方面展開研究，研制出多種耐磨材料，主要有改性高 錳鋼、中錳鋼、超高錳鋼系列，高、中、低碳耐磨合金鋼系列，錳系、硼系 抗磨白口鑄鐵及馬氏體、貝氏體抗磨球墨鑄鐵等襯板材質(zhì)，但由于單一材質(zhì) 在強(qiáng)度、硬度、塑韌性等方面機(jī)械力學(xué)性能不可兼顧各種現(xiàn)場工況存在特殊 要求，所以使用期限仍然很短或很難滿足各種工況的需要。在復(fù)合材料工藝方面目前常采用的鑄滲復(fù)合，復(fù)合層太薄，不能整體 復(fù)合，同時表面復(fù)熔層易發(fā)生碎裂剝落；雙液復(fù)合，工藝參數(shù)無法精確控制； 堆焊復(fù)合，復(fù)合層易產(chǎn)生裂紋等等。中國專利CN1974068A公開了一種嵌鑄硬 質(zhì)合金耐磨襯板及其制作方法，這種襯板制造成本高，硬質(zhì)合金預(yù)制加工難 度大，嵌鑄后由于硬質(zhì)合金與鋼基體處于機(jī)械結(jié)合狀態(tài)，結(jié)合強(qiáng)度低，硬質(zhì) 相容易脫落，使用壽命短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種復(fù)合耐磨襯板的制備方法，能夠滿足各種 磨損、高沖擊等復(fù)雜工況下使用。
為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案 一種復(fù)合耐磨襯板的制備方法，其特征在于，該方法采用合金粉芯棒 材，合金粉芯棒材的芯部灌裝有合金粉末，將合金粉芯棒材預(yù)置在襯板鑄型
中，合金粉芯棒材所占體積分?jǐn)?shù)為襯板總體積的20% 60%，選擇基體金屬 熔化后澆鑄入襯板鑄型中，冷卻脫型后即形成由合金粉芯棒材和基體金屬組 成的復(fù)合耐磨襯板。
本發(fā)明的方法制備的復(fù)合耐磨襯板，柱狀硬質(zhì)相在基體內(nèi)原位復(fù)合生 成，不存在偏析，組織結(jié)構(gòu)均勻，硬質(zhì)相不易脫落，使襯板既具有基體金屬 的強(qiáng)度和韌性，又有硬質(zhì)相的高硬度和高抗磨性，使用壽命比普通襯板提高 一個數(shù)量級，能夠同時承受高沖擊力和強(qiáng)烈磨損，其制造工藝簡單，價格低 廉，而且制備過程的工藝參數(shù)可控性強(qiáng)、成品率高、生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，便于大 規(guī)模生產(chǎn)。


圖1是復(fù)合耐磨襯板制備工藝示意屈； 圖2是復(fù)合耐磨襯板結(jié)構(gòu)剖視圖。
以下結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明-
具體實施例方式
按照本發(fā)明的技術(shù)方案，選用一定直徑和合金粉末配比的合金粉芯棒 材，預(yù)置在襯板鑄型中，預(yù)置在鑄型中的合金粉芯棒材所占體積分?jǐn)?shù)為襯板
總體積的20% 60%。然后把熔化的基體金屬澆入襯板鑄型，在基體金屬的 熱作用下合金粉芯棒材發(fā)生熔化、溶解，大量合金元素與基體金屬液產(chǎn)生冶 金化合反應(yīng)，在原位生成高度彌散的合金組織，最后冷卻凝固形成棒狀硬質(zhì) 相，并與基體金屬冶金過渡結(jié)合融為一體，即可制成硬度與強(qiáng)韌性良好匹配 的復(fù)合耐磨襯板。
上述合金粉芯棒材直徑為①2mm O10mm，其外皮為低碳鋼管，芯部 填充有粒度為50 200目的合金粉末。其中，合金粉末由高碳鉻鐵粉構(gòu)成，根 據(jù)需要可添加鉬鐵粉、鎢鐵粉、硅鐵粉、錳鐵粉等合金粉。合金粉末也可以 由碳化鎢、碳化硅、碳化鈦、氧化鋁、氮化硅、氮化鈦粉末中的一種或幾種 構(gòu)成。
上述基體金屬是高錳鋼、低碳鋼、合金鋼、灰口鑄鐵、球墨鑄鐵等公 知的鑄鋼或鑄鐵中的一種。
本發(fā)明的機(jī)理是，由于采用合金粉芯棒材，內(nèi)部填充合金粉末，在基體 金屬液的高溫作用下，合金粉芯棒材熔化，合金粉末溶解彌散，與基體金屬 液發(fā)生冶金化合反應(yīng)，同時由于合金粉末的吸熱作用，降低了局部的溫度， 縮短了結(jié)晶過程，阻礙了合金元素的進(jìn)一步擴(kuò)散，從而使合金元素在原位富 集，晶粒顯著細(xì)化，析出大量彌散的高硬度的硬質(zhì)化合物，凝固后便形成了 鑲嵌在基體金屬中的宏觀上呈棒狀的硬質(zhì)相，并與基體金屬形成良好的冶金 過渡結(jié)合，界面結(jié)合牢固，解決了硬質(zhì)相脫落、碎裂的難題，耐磨性與韌性 有機(jī)統(tǒng)一，整體性能顯著提高。由于合金粉芯棒材不含粘結(jié)劑等雜質(zhì)，因此 不會產(chǎn)生夾渣等缺陷，內(nèi)部組織性能優(yōu)良。
以下是發(fā)明人給出的實施例，需要說明的是，本發(fā)明并不限于這些實施例，在本發(fā)明給出的范圍內(nèi)，均能夠制備合適的復(fù)合耐磨襯板。 實施例l:制備高鉻合金為硬質(zhì)相、A3鋼為基體的棒狀復(fù)合耐磨襯板 本實施例按照以下步驟進(jìn)行
1、 選用5mm直徑的合金粉芯棒材l，壁厚為0.5mm，合金粉末為高碳 鉻鐵粉，粒度100 150目，裁剪成與襯板厚度相同的長度；
2、 采用樹脂砂按照鑄造工藝要求制作鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材l，按照占襯板50%的體積比例，預(yù)置在鑄型2的 型腔內(nèi)；
4、 選用A3鋼作為基體金屬3， A3鋼用中頻爐冶煉熔化后，達(dá)到1600 'C出爐，將A3鋼液澆入鑄型2的型腔內(nèi)，注滿為止；
5、 鑄型2室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，即 制成高鉻合金為棒狀硬質(zhì)相4、 A3鋼為基體金屬3的復(fù)合耐磨襯板。 實施例2:
本實施例與實施例l所不同的是，合金粉芯棒材l的直徑選用10mm，壁 厚為lmm，合金粉末由高碳鉻鐵粉和鉬鐵粉構(gòu)成(高碳絡(luò)鐵粉鉬鐵粉=85: 15)，其粒度為100 200目，選用45鋼作為基體金屬3，其余同實施例l。 實施例3:
本實施例與實施例l所不同的是，合金粉芯棒材l的直徑選用2mm，壁厚 為0.1mm，合金粉末由高碳鉻鐵粉和鉬鐵粉構(gòu)成(高碳鉻鐵粉鉬鐵粉=85: 15)，其粒度為50 100目，選用T10鋼作為基體金屬3，其余同實施例l。 實施例4:
本實施例與實施例l所不同的是，合金粉芯棒材l的直徑選用5mm，壁厚 為0.3皿，合金粉末由碳化鎢、碳化硅、碳化鈦構(gòu)成(碳化鎢碳化硅碳 化鈦=4: 4: 2)，其粒度為50 100目，其余同實施例l。 實施例5:本實施例與實施例l所不同的是，金粉芯棒材l所占體積分?jǐn)?shù)為襯板總體
積的30%，其余同實施例l。
實施例6:
本實施例與實施例l所不同的是，金粉芯棒材l所占體積分?jǐn)?shù)為襯板總體
積的60%，其余同實施例l。
當(dāng)然合金粉末還可以根據(jù)工況選擇碳化鉤、碳化硅、碳化鈦、氧化鋁、 氮化硅、氮化鈦粉末中的一種或幾種構(gòu)成。可根據(jù)工件的使用要求進(jìn)行配比， 成分可調(diào)，適應(yīng)性廣。
基體金屬層按照工件要求選擇，可以是高錳鋼、低碳鋼、合金鋼、灰口 鑄鐵、球墨鑄鐵等公知的鑄鋼或鑄鐵中的一種。
合金粉芯棒材1所占工件耐磨層的體積分?jǐn)?shù)在20%~60%之間選取，均 能夠制備適合不同工況的復(fù)合耐磨襯板。
權(quán)利要求
1、一種復(fù)合耐磨襯板的制備方法，其特征在于，該方法采用合金粉芯棒材，合金粉芯棒材的芯部灌裝有合金粉末，將合金粉芯棒材預(yù)置在襯板鑄型中，合金粉芯棒材所占體積分?jǐn)?shù)為襯板總體積的20％～60％，選擇基體金屬熔化后澆鑄入襯板鑄型中，冷卻脫型后即形成由合金粉芯棒材和基體金屬組成的復(fù)合耐磨襯板。
2、 如權(quán)利要求l所述方法，其特征在于，所述的合金粉芯棒材的外管 為低碳鋼管，直徑為①2mm O10mm，壁厚為0.1 lmm。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末的粒度為 50-200目。
4、 如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末由高碳 鉻鐵粉構(gòu)成，或者根據(jù)需要添加鉬鐵粉、鎢鐵粉、硅鐵粉、錳鐵粉或其它合 金粉。
5、 如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末由碳化 鎢、碳化硅、碳化鈦、氧化鋁、氮化硅、氮化鈦粉末中的一種或幾種構(gòu)成。
6、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述的基體金屬是鑄鋼或 鑄鐵。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的鑄鋼是高錳鋼、低 碳鋼或合金鋼，所述的鑄鐵是灰口鑄鐵或球墨鑄鐵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合耐磨襯板的制備方法，該方法采用合金粉芯棒材，合金粉芯棒材的芯部灌裝有合金粉末，將合金粉芯棒材預(yù)置在襯板鑄型中，合金粉芯棒材所占體積分?jǐn)?shù)為襯板總體積的20％～60％，選擇基體金屬熔化后澆鑄入襯板鑄型中，冷卻脫型后即形成由合金粉芯棒材和基體金屬組成的復(fù)合耐磨襯板。該方法制備的復(fù)合耐磨襯板，柱狀硬質(zhì)相在基體內(nèi)原位復(fù)合生成，不存在偏析，組織結(jié)構(gòu)均勻，硬質(zhì)相不易脫落，使襯板既具有基體金屬的強(qiáng)度和韌性，又有硬質(zhì)相的高硬度和高抗磨性，使用壽命比普通襯板提高一個數(shù)量級，能夠同時承受高沖擊力和強(qiáng)烈磨損，其制備過程的工藝參數(shù)可控性強(qiáng)，價格低的特點(diǎn)。能夠滿足各種磨損、高沖擊等復(fù)雜工況下使用。
文檔編號B22D19/16GK101406950SQ20081023231
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月18日
發(fā)明者付永紅, 岑啟宏, 許云華, 阮曉光 申請人:西安建筑科技大學(xué)