高抗磨雙金屬複合材料的製作方法
2023-04-29 06:28:41
專利名稱：高抗磨雙金屬複合材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種生產應用於電廠、冶金、礦山、建材等行業中各種耐磨件的金屬耐磨材料，尤其是涉及到一種雙金屬複合材料，屬於金屬耐磨材料技術領域。
背景技術：
冶金礦山、水泥建材、電力、化肥、煤炭、化工等行業廣泛使用各種耐磨件，如各種耐磨襯板、襯套、軸瓦和錘頭等，其中襯板是球磨機中的主要消耗件，其質量既影響磨機生產作業率，也影響物料研磨成本。國內外襯板材料的生產和應用經過了 30多年的發展，先後經歷了從高錳鋼、普通白口鑄鐵、鎳硬鑄鐵、高鉻白口鑄鐵到改性高錳鋼和各種淬火回火工藝的中低合金鋼的發展階段。國內的實際應用中，依然是高錳鋼一統天下，並未被高合金鑄鐵、中低合金馬氏體鋼所取代，這主要是由中低合金鋼等本身質量、穩定性及工藝上存在的問題所決定的。目前的幾種主流材質中，一是奧氏體高錳鋼其韌性高，原始硬度低，使用過程中主要依靠奧氏體加工硬化來提高其硬度，在充分加工硬化後，其硬度由原始HB200提高到HB400-500，在高衝擊載荷條件下使用取得很好的使用效果，但在中小衝擊載荷條件下使用，奧氏體不能充分加工硬化，其耐磨性差；二是中低合金鋼，如中國發明專利CN1080327公開了一種低合金球磨機耐磨襯板及製造工藝，各材料成分(重量％ )的含量是C0. 35-0. 5%, CrO. 8-1. 5%, SiO. 6-1. 2%, MoO. 3-0. 5%, MnO. 6-1. 4%, CuO. 5-1%, l#ReO. 01-0. 1%，餘量為!^。該發明的主要特點是同時採用l#Re變質處理和提高Cu含量， 提高了 l#Re的變質效果，起到了細化晶粒、淨化晶界、提高淬透性和組織及性能均勻性的作用，由於含有價格昂貴的鉬和銅，因此，生產成本較高，另外，僅加入稀土，淨化和細化效果並不太好，因此該發明襯板材料韌性較低，衝擊韌性大於18J/cm2 ；三是高鉻鑄鐵，該材質的耐磨性好，但韌性差。因此這些材質綜合的衝擊腐蝕磨損性能並不好。
發明內容
本發明目的在於提供一種高抗磨雙金屬複合材料，非工作面選用ZG35 ZG45材料，工作面採用ZGCrMoMCuVWRe材料，採用液、液複合鑄造的方法來鑄造各種耐磨件，澆鑄的耐磨件不僅具有良好的衝擊腐蝕磨損性能，而且成本較低，解決現有的高錳鋼和中低合金鋼等材料製作的耐磨件衝擊腐蝕磨損性能較差、使用壽命較低的問題。實現本發明目的的技術方案是一種高抗磨雙金屬複合材料，非工作面選用ZG35 ZG45材料，其特徵在於工作面採用ZGCrMoNiCuVWRe材料，該材料按重量百分比的合金成分為C :2. 40-3. 40%, Cr 14-19%,Ni 0. 35-0. 70%, V :0. 2-0. 5%,ff 0. 25-0. 65%, Mo :0. 4-0. 8%, Cu :0. 5-1. 2%, Si 0. 4-0. 8%、P和S均不大於0. 02%, Re :0. 2-0. 5%，餘量為Fe和不可避免的雜質。本發明的設計依據是C :C是鋼中的組元之一。本發明工作面材料中C量的控制一方面是為了保證合金得到好的強度、硬度、韌性、耐蝕性的配合。含碳量偏低，材料的韌性將得以提高，但耐磨性會不夠；含碳量過高，材料的硬度、耐磨性會改善，但韌性會下降，因此本發明的含C量控制在2. 4-3. 4%之間。Cr 鉻是提高鋼的淬透性、使鋼強化的重要元素，同時也是提高鋼的耐蝕性的重要元素。以往的耐磨襯板材質中，除高鉻鑄鐵含鉻量較高以外，一般材質中含鉻量多低於5%。 本發明襯板選擇鉻含量為14-19%之間。因為偏低的含鉻量對材料的耐腐蝕性不利；而偏高的鉻含量對韌性不利。另外含鉻量的選擇還要兼顧鉻量與碳量的合理匹配。Si 矽元素能改善鑄件的鑄造性能，且有利於鋼水脫氧除氣。鑄造高合金鋼適當高的矽含量，能在使用過程中提高材料的抗氧化能力。但含矽量過高會增加材質的脆性，因而其含量控制在0. 4-0.8% ；Ni 加入鎳元素可提高鋼的耐蝕性、韌性和淬透性，在多元合金化的條件下，鎳與 Cr、Mo等元素共同作用，對耐蝕性的提高作用明顯。而溼式球磨機襯板工況條件要求襯板材料應有足夠高的耐蝕性、韌性、淬透性。但由於Ni的價格昂貴，為了控制合金成本，加入量控制在0. 35-0. 70%。Mo 加入少量Mo元素可提高合金淬透性。同時，Mo有利於消除回火脆性以及提高合金的抗晶間腐蝕能力。為了控制合金成本，加入量控制在0. 4-0. 8%。Cu =Cu能提高韌性和導熱性，但過量易生成富銅相和微裂紋，因此，Cu的含量控制在 0. 5-1. 2%。W 通常溶解於機體中並且部分作為碳化物析出，起強化所製備材料的作用，因此添加其可以提高所製備材料的強度很有效，特別是所述材料在高溫條件下使用時，該元素對於改善材料的耐熱性也很有用，但過多添加會誘發金屬間化合物的析出，這種析出是所製備材料脆化的一個原因，因此，W的含量控制在0. 25-0. 65%。V 添加到材料中時通常作為碳化物析出，從而起強化材料的作用，同時也具有控制晶粒長大的作用，然而，過度添加會導致材料脆化，因此，V的含量控制在0. 2-0. 5%。Re =Re有利於提高鑄鐵的塑性，使其既保持高硬度、高強度和耐高溫等特性，又能提高鑄鐵的韌性，但其價格較高，綜合考慮將Re含量控制在0. 2-0. 5%。鑄鐵中添加Re是本發明的主要特點之一。P、S:S和P均為有害元素，P會引起熱脆，S易引起冷脆。為了保證鑄鐵的強度、韌性和耐磨性，必須嚴格控制S、P的含量。本發明與現有技術相比具有如下優點1.本發明工作面通過合金設計，與現有技術相比，具有優異的耐熱性和耐蝕性，其硬度為HRC58-65，屈服強度達到30-50N/cm2，抗拉強度達到550-850N/cm2，延伸率不小於 15，有較高的硬度和耐磨性，同時還具有較高的強度和較好的韌性，其耐磨性比高錳鋼材料壽命提高2倍以上。2.非工作面選用ZG35 ZG45材料，降低了耐磨件的生產成本。3.本發明材料中Ni、Mo、W等主要合金元素含量不高。與低碳高合金鋼材料相比， 由於含Ni量低，材料成本明顯降低，其性價比較高。
具體實施例方式以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍，所有等同的技術方案也屬於本發明的範疇，本發明的專利保護範圍應由各項權利要求限定。本實施例一種高抗磨雙金屬複合材料，非工作面選用ZG35 ZG45材料，其特徵在於工作面採用ZGCrMoNiCuVWRe材料，該材料按重量百分比的合金成分為 C 2. 40-3. 40 Cr 14-19 Ni :0.35-0.70 V 0. 2-0. 5 W 0. 25-0. 65 Mo 0. 4-0. 8%、Cu :0. 5-1. 2%、Si :0. 4-0. 8%、P 和 S 均不大於 0. 02%,Re :0. 2-0. 5%，餘量為 Fe和不可避免的雜質。本實施例高抗磨雙金屬複合材料中工作面材料按重量百分比的材料成分舉例如下表
權利要求
1. 一種高抗磨雙金屬複合材料，非工作面選用ZG35 ZG45材料，其特徵在於工作面採用ZGCrMoNiCuVWRe材料，該材料按重量百分比的合金成分為C :2. 40-3. 40%、Cr 14-19%, Ni 0. 35-0. 70%, V :0. 2-0. 5%,ff 0. 25-0. 65%,Mo :0. 4-0. 8%, Cu :0. 5-1. 2%, Si 0. 4-0. 8%、P禾口 S均不大於0. 02%, Re :0. 2-0. 5%，餘量為Fe和不可避免的雜質。
全文摘要
本發明公開了一種生產應用於電廠、冶金、礦山、建材等行業中各種耐磨件的高抗磨雙金屬複合材料，非工作面選用ZG35～ZG45材料，工作面材料按重量百分比的合金成分為C2.40-3.40％、Cr14-19％、Ni0.35-0.70％、V0.2-0.5％、W0.25-0.65％、Mo0.4-0.8％、Cu0.5-1.2％、Si0.4-0.8％、P和S均不大於0.02％、Re0.2-0.5％，餘量為Fe和不可避免的雜質。採用液、液複合鑄造的方法來鑄造各種耐磨件，澆鑄的耐磨件不僅具有良好的耐磨性能，而且成本較低，解決現有的高錳鋼等材料製作的耐磨件成本高、使用壽命較低的問題。
文檔編號C22C38/56GK102555351SQ201010596999
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者顧偉 申請人:顧偉