專利名稱：一種復(fù)合耐磨導(dǎo)衛(wèi)板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軋鋼用導(dǎo)衛(wèi)板的制備，特別是涉及一種復(fù)合耐磨導(dǎo)衛(wèi)板 的制備方法，該方法制備的復(fù)合耐磨導(dǎo)衛(wèi)板，其中含有柱狀硬質(zhì)點，實現(xiàn)了 耐磨性與強韌性的有機統(tǒng)一，使導(dǎo)衛(wèi)板的整體機械性能顯著提高。
背景技術(shù)：
在冶金工業(yè)的型材生產(chǎn)中，軋鋼機導(dǎo)衛(wèi)板是必不可少的模具。導(dǎo)衛(wèi)板工 作環(huán)境十分惡劣，它們在工作過程中常常承受到高溫鋼坯的熱負荷、大沖擊、 強烈磨損、擠壓以及冷卻水的極冷作用。這就要求導(dǎo)衛(wèi)板材料必須具備高的 強度硬度和優(yōu)異的耐磨性，同時還必須具備高的沖擊韌性和抗氧化性、抗熱 疲勞性等。目前使用的導(dǎo)衛(wèi)板多數(shù)采用高鉻鎳合金鋼制作，耐磨性較好。但 由于含碳量高，脆性較大，且含有多種合金元素，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，經(jīng)濟 性差。在這種情況下，單一才質(zhì)明顯已經(jīng)難以滿足導(dǎo)衛(wèi)板嚴(yán)酷工況的要求， 必須走復(fù)合材料的道路，才有可能同時兼顧材料的高抗磨性和強韌性。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合 耐磨導(dǎo)衛(wèi)板的制備方法，該方法制備的導(dǎo)衛(wèi)板，由高硬度柱狀硬質(zhì)點和高韌 性基體金屬兩部分復(fù)合而成，既具有基體金屬的高強度和高韌性，又具有硬 質(zhì)相的高硬度和高抗磨性，能夠同時承受高沖擊和強烈磨損，具有使用壽命 長、價格低廉、制備簡單等特點。
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)合耐磨導(dǎo)位板的制備方法，其特征在于，該方法將合金粉芯棒 材扎制成捆，布置于導(dǎo)位板鑄型的型腔內(nèi)，合金粉芯棒材捆占導(dǎo)位板總體積的20% 60%，然后把熔化的基體金屬液澆入導(dǎo)位板的鑄型型腔內(nèi)，在基體金 屬的熱作用下，合金粉芯棒材發(fā)生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金 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)相與基體金屬冶金過渡結(jié)合融為一體，制成以高韌 性高強度的金屬為基體、內(nèi)含一定數(shù)量的冶金結(jié)合的棒狀高硬度質(zhì)點的復(fù)合 耐磨導(dǎo)位板。
采用本發(fā)明的方法制備的復(fù)合耐磨導(dǎo)位板具有以下優(yōu)點
1、 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，合金粉芯棒材中的合金粉末燒結(jié)、溶解、擴散，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一步擴散，從而使合金元素在原位富集，晶 粒顯著細化，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，耐磨性與韌性有機統(tǒng) 一，整體性能顯著提高。
2、 合金粉末可根據(jù)導(dǎo)衛(wèi)板的使用要求進行配比，成分可調(diào)，適用范圍廣。
3、 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、氣孔等 缺陷，內(nèi)部組織優(yōu)良。
4、 本發(fā)明的復(fù)合成型工藝可控性強、成品率高、生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，便于 大規(guī)模生產(chǎn)。
5、 柱狀硬質(zhì)點為整體原位反應(yīng)生成，避免鑲鑄復(fù)合、堆焊復(fù)合等工藝 過程中的常常出現(xiàn)的開裂現(xiàn)象和使用過程中的脫落現(xiàn)象。
6、 根據(jù)導(dǎo)衛(wèi)板使用工況，可以調(diào)節(jié)柱狀硬質(zhì)點在基體中的比例以及柱 狀硬質(zhì)點的直徑大小和分布間距，并分布均勻；7、根據(jù)導(dǎo)衛(wèi)板的結(jié)構(gòu)形式，可實現(xiàn)區(qū)域復(fù)合、表面復(fù)合或整體復(fù)合。


圖l是復(fù)合耐磨導(dǎo)衛(wèi)板制備工藝示意圖； 圖2是復(fù)合耐磨導(dǎo)衛(wèi)板結(jié)構(gòu)主視圖； 圖3是圖2的復(fù)合耐磨導(dǎo)衛(wèi)板A-A剖視圖。
下面結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
具體實施例方式
參見附圖，按照本發(fā)明的技術(shù)方案，制備一定直徑和合金粉末配比的 合金粉芯棒材l，以一定尺寸和一定比例的合金芯棒材扎制成捆，布置于導(dǎo) 衛(wèi)板的鑄型型腔2內(nèi)，合金粉芯棒材捆占導(dǎo)位板總體積的20% 60%。然后把 熔化的基體金屬液3澆入導(dǎo)位板的鑄型型腔內(nèi)，在基體金屬3的熱作用下，合 金粉芯棒材l發(fā)生熔化、溶解，合金粉芯棒材l中的大量合金元素與基體金屬 3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4與基體金屬3冶金過渡結(jié)合融為一體，制成以高韌性高強度的 金屬為基體、內(nèi)含一定數(shù)量的冶金結(jié)合的棒狀高硬度質(zhì)點的復(fù)合導(dǎo)位板。
上述合金粉芯棒材l直徑為O lmm (D 10mm，其外皮為低碳鋼管壁厚為 0.1 lmm，芯部為粒度為50 200目的合金粉末。
上述合金粉芯棒材l芯部的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。
上述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3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。
以下是發(fā)明人給出的實施例，本發(fā)明并不限于以下實施例。 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)合耐磨導(dǎo)衛(wèi)板1、 選用3mm直徑的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1內(nèi)裝入 的合金粉末為高碳鉻鐵粉，粒度100 150目，裁剪成與導(dǎo)衛(wèi)板厚度相同的 高度；
2、 采用樹脂砂按照鑄造工藝要求制作導(dǎo)位板鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材捆按照占耐磨導(dǎo)衛(wèi)板體積的50%的比例，布置于耐 磨導(dǎo)衛(wèi)板的鑄型2的型腔中；
4、 選用A3鋼作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化后，達到1600'C出爐， 將鋼液澆入導(dǎo)位板鑄型2的型腔內(nèi)，注滿為止；
5、 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)合耐磨導(dǎo)衛(wèi)板。
當(dāng)然，根據(jù)實際需要，合金粉末也可以選擇高碳鉻鐵粉與鉬鐵粉、鎢鐵 粉、硅鐵粉、錳鐵粉的混合物。
實施例2:制備碳化鎢為硬質(zhì)相、A3鋼為基體的棒狀復(fù)合耐磨導(dǎo)衛(wèi)板
1、 選甩5mm直徑的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1內(nèi)裝入 的合金粉末為碳化鎢合金粉，粒度150目，裁剪成與導(dǎo)衛(wèi)板厚度相同的長度；
2、 采用樹脂砂按照鑄造工藝要求制作導(dǎo)位板鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材1按照占耐磨導(dǎo)衛(wèi)板體積的40%的比例，預(yù)置在耐 磨導(dǎo)衛(wèi)板鑄型型腔內(nèi)；
4、 選用A3鋼作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化后，達到160(TC出爐， 將鋼液澆入導(dǎo)位板鑄型2的型腔內(nèi)，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，即制成碳 化鎢為棒狀硬質(zhì)相4、 A3鋼組織為基體組織3的復(fù)合耐磨導(dǎo)衛(wèi)板。 實施例3:制備碳化鎢為硬質(zhì)相、高錳鋼為基體的棒狀復(fù)合耐磨導(dǎo)衛(wèi)板
1、選用3mm直徑的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1內(nèi)裝入 的合金粉末為碳化鎢合金粉，粒度50~80目，裁剪成與導(dǎo)衛(wèi)板厚度相同的長度；
2、 采用樹脂砂按照鑄造工藝要求制作導(dǎo)位板鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材1按照占耐磨導(dǎo)衛(wèi)板體積的60%的比例，預(yù)置在耐 磨導(dǎo)衛(wèi)板鑄型型腔內(nèi)；
4、 選用高錳鋼Mnl3作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化后，達到1650 x:出爐，將鋼液澆入導(dǎo)位板鑄型2的型腔內(nèi)，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，即制成碳 化鎢為棒狀硬質(zhì)相4、高錳鋼組織為基體組織3的復(fù)合耐磨導(dǎo)衛(wèi)板。
上述實施例2、 3中，按照不同的需求，合金粉末還可以選擇碳化硅、碳
化鈦、氧化鋁、氮化硅或氮化鈦粉末中的一種或幾種混合物。
上述實施例中，按照不同的需求，基體金屬3還可以選擇灰口鑄鐵或球
墨鑄鐵，均能夠制成合格的復(fù)合耐磨導(dǎo)位板。
權(quán)利要求
1、一種復(fù)合耐磨導(dǎo)位板的制備方法，其特征在于，該方法將合金粉芯棒材扎制成捆，布置于導(dǎo)位板鑄型的型腔內(nèi)，合金粉芯棒材捆占導(dǎo)位板總體積的20％～60％，然后把熔化的基體金屬液澆入導(dǎo)位板的鑄型型腔內(nèi)，在基體金屬的熱作用下，合金粉芯棒材發(fā)生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的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)相與基體金屬冶金過渡結(jié)合融為一體，制成以高韌性高強度的金屬為基體、內(nèi)含一定數(shù)量的冶金結(jié)合的棒狀高硬度質(zhì)點的復(fù)合耐磨導(dǎo)位板。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述的合金粉芯棒材為直 徑①lmm O10mm，壁厚0.1 1.0mm的低碳鋼管，芯部灌裝有粒度為50目 200目的合金粉末。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末為碳化鎢、 碳化硅、碳化鈦、氧化鋁、氮化硅或氮化鈦粉末中的一種或幾種混合物。
4、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末為高碳鉻鐵粉，或者是高碳鉻鐵粉與鉬鐵粉、鎢鐵粉、硅鐵粉、錳鐵粉的混合物。
5、 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。
6、 如權(quán)利要求5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。
7、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，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)合耐磨導(dǎo)位板的制備方法，該方法將合金粉芯棒材扎制成捆，布置于導(dǎo)位板鑄型的型腔內(nèi)，合金粉芯棒材捆占導(dǎo)位板總體積的20％～60％，然后把熔化的基體金屬液澆入導(dǎo)位板的鑄型型腔內(nèi)，在基體金屬的熱作用下，合金粉芯棒材發(fā)生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的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)相與基體金屬冶金過渡結(jié)合融為一體，制成以高韌性高強度的金屬為基體、內(nèi)含一定數(shù)量的冶金結(jié)合的棒狀高硬度質(zhì)點的復(fù)合導(dǎo)位板。既具有基體金屬的高強度和高韌性，又具有硬質(zhì)相的高硬度和高抗磨性，能夠同時承受高壓和強烈磨損，具有使用壽命長、價格低廉、制備簡單的特點。
文檔編號B22D19/08GK101412095SQ20081023249
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者付永紅, 劉文剛, 岑啟宏, 宏 武, 牛立斌, 王永平, 許云華 申請人:西安建筑科技大學(xué)