複合合金耐磨工件及其製作方法
2023-05-09 08:25:21 2
專利名稱：複合合金耐磨工件及其製作方法
技術領域：
本發明涉及一種以中碳鋼或低碳鋼為基材，在基材的工作面上用冶金重熔技術使之形成複合合金耐磨工件及其製作方法。
目前水泥廠、礦山、化工廠使用的球磨機內襯板、粉碎機錘頭、滑塊、軸套或者糖廠甘蔗撕解機上的刀片等工件、工具，有的採用整體高錳鋼、高鉻鋼鑄成，有的在碳鋼中加入矽、鎳、鉬、鈷等耐磨元素，還有的加入稀土元素，以改善中、低碳鋼的特性，也有的在工件的工作面鑲嵌硬質合金，例如粉碎機錘頭、甘蔗撕解機刀片等，上述的工件中各有優點，但也分別存在一些缺點，如整體鑄成的合金鋼工件較脆、韌性差、易斷裂；鑲嵌硬質合金塊的工件工作一段時間後易脫落；加工工藝複雜，成本也較高。
中國專利CN1140205也公開了「一種中碳合金耐磨鋼」，其材質化學成份及含量為Co0．45-0．65，Si0．3-0．8，Mn0．4-1．0，Cr4．0-5．5，Mo0．3-0．8，V0．2-0．5，Re0．02-0．05，P．S≤0．04，其餘為Fe，這種耐磨鋼可用於一些工件；另一份中國專利CN1013601公開了一種硬質耐磨合金，其成份和含量為C2．5-3，Mn0．5-1．3，Si0．3-1．3，Cr25-30，Mo2．0-2．5，V0．4-1．0，B3．0-4．0，將這種鐵合金放入需複合內壁襯裡的管狀工件內，加熱使鐵合金重熔並旋轉工件，進行熔化合金與工件的離心複合。
上述兩份公開文獻的合金元素成份較複雜，冶煉過程工藝不易掌握，製作工件的成本較高，應用有一定難度，而且適應性不廣。
本發明的目的是提供一種能克服上述背景技術的一些不足之處，具有韌性好，工件工作面硬度高，耐磨、製作方法簡單的複合合金耐磨工件。
本發明的技術方案是，使用普通中碳鋼或低碳鋼作為基材，先加工成所需機械的工件或工具、部件等，然後選用高鉻高碳合金，採用3000-4000℃的高溫直接在工件工作表面上進行冶金重熔技術加工，該冶金重熔技術可以採用在加工好的工件或工具上放上一層高鉻高碳合金，用碳棒或高溫電極電弧熔化得到；或者將高鉻高碳合金做成電焊條，直接在工具或工件上堆焊上去，使工件表面形成3-8mm厚度的滲透層，自然冷卻後，就可得到具有柔韌性基材，而工作面硬度達到HRC=58-64℃，抗衝擊值αk=80-90J／cm2，表面工作溫度≤1200℃的複合合金耐磨工件。
本發明高鉻高碳合金的成份和含量為Cr45-65％，C4．5-6．0％，W、Si、Ni、Mn、B的總含量為0．5-6．5％，S、P≤0．04％，其餘為基材中參與反應的Fe。經冶金重熔技術附著於中碳鋼或低碳鋼表面3-8mm，其金相組織的微觀狀態為一次碳化物+共晶體+馬氏體+殘餘奧氏體等組織。
作基材的中碳鋼或低碳鋼為20-45#鋼。
按上述複合合金的成份和含量以及製作方法處理中碳鋼或低碳鋼為基材的工件工作面，得到的重熔合金工件，與已有技術相比，具有的突出的實質性特點和顯著的進步為1．由於基材採用延展性、柔韌性好的中低碳鋼，而工作面採用高鉻高碳耐磨重熔合金層，使工件既有柔韌性，又有耐磨性，工件工作時不易折斷，其表面硬度HRC達到58-64°，韌性達到αk=80-90J／cm2，而且降能耗達到5-10％，提高效率10％，延長了壽命。
2．本發明的技術可廣泛應用於礦山、冶金、建材、化工等行業的球磨機、破碎機襯板、錘頭、各種鏟車鏟板、攪拌機或送漿機葉輪、刮板、螺旋機絞龍、軸輥、軸套、刀片等工具，工件的表面處理，適應性廣、工藝不複雜，中小型鑄造廠都可實施。
3．本發明的耐磨合金冶金重熔工件、工具比普通碳素鋼工件可延長壽命30倍，比碳化鎢焊條堆焊層延長耐磨壽命6-12倍，但製造成本比相同重量的優質昂貴的高鉻高鎳合金、稀土合金、碳化鎢合金等降低50％以上。
4．本發明的耐磨工件不僅適合新機器上的工件、部件、工具，也適合舊工件、工具的修復，即將舊工件拆換下來後，只要形狀、結構不損壞，採用重熔法處理，仍可重新使用，這樣就為工廠節約了成本、提高了效益。
以下是
具體實施例方式實施例一選取35#鑄鋼，加工成水泥球磨機襯板，然後將含Cr50％，C5％，B、Si、Ni、Mn總量為1．8％，P、S≤0．04％的鐵合金，以3500℃碳弧焊，直接在襯板的工作面上重熔一層厚4毫米的合金層，得到重熔襯板，該襯板與原使用高錳鋼襯板比較，產量增加13％，單位電耗省3．5KW／t，三年共累計節電46．2萬KWh，節省襯板7．2噸，增產水泥利潤85萬元。
實施例二選取30#鑄鋼，加工成礦山球磨機襯板，然後將含Cr55％，C6．5％，B、W．Si、Ni、Mn總量為6％，P．S≤0．04％的耐磨合金，以3800℃高溫直接在30#鑄鋼上重熔一層3-8mm的合金層，該襯板比使用高錳鋼襯板可延長壽命5倍，增加產量10％。
實施例三選取A3鋼板，加工成糖廠甘蔗撕解機刀片，然後將含Cr55％、C4％、W、Si、Ni、B、Mn總量為1％，P、S≤0．04％的合金，做成焊條，以3000℃電源在刀片工作面上用碳弧重熔一層3-5mm的合金，該刀片比普通碳鋼材料的刀片耐磨性能提高約30倍，比用碳化鎢焊條堆焊的刀片提高壽命6-12倍，可使用2個榨季。而現在糖廠均用碳化鎢堆焊，1-3個月即要更換。
實施例四，用35#鑄鋼，做成粉碎機錘頭，再將含Cr65％，C5％，W、Si、Ni、B、Mn總量為2％，P、S≤0．04％的合金，以3200℃碳弧焊在工作面上重熔一層5-10mm的合金，該錘頭比ZGMn13高錳鋼錘頭使用壽命長3倍，硬度達HRC60°，耐衝擊力為90J／cm2。
以下是本發明附圖實施例。
附
圖1是複合合金耐磨襯板主視圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是糖廠甘蔗撕解機刀片示意圖。
從圖1、圖2中看到，耐磨襯板在襯板主體1上的工作面處只需滲透一層重熔耐磨合金2，這層合金為6-8mm足夠。
圖3中，糖廠甘蔗撕解機也是在刀片主體1的工作面上用高溫碳弧熔化或堆焊高鉻高碳複合合金即可，這層鐵合金為3-6mm。
權利要求
1．一種複合合金耐磨工件，由普通中碳鋼或低碳鋼基材及工作面重熔的高鉻高碳合金組成，其特徵在於高鉻高碳合金的成份和含量為Cr 45-65％，C 4．5-6．0％，W、Si、Ni、B、Mn的總含量為0．5-6．5％，S、P≤0．04％，其餘為Fe，中碳鋼或低碳鋼為20-45#鋼。
2．一種如權利要求1所述的複合合金耐磨工件的製作方法，其特徵在於先選取中碳鋼或低碳鋼加工成工件，然後將高鉻高碳合金用3000-4000℃高溫冶金重熔技術使工件表面形成3-8mm厚度的滲透層得到。
3．根據權利要求2所述的複合金屬耐磨工件的製作方法，其特徵在於高溫冶金重熔技術為碳棒或高溫電極電弧熔化。
4．根據權利要求2所述的複合金屬耐磨工件的製作方法，其特徵在於高溫冶金重熔技術為將高鉻高碳材料做成電焊條、或者塊狀、粒狀合金，然後在工件或工具上堆焊或重熔。
5．一種如權利要求1所述的複合合金耐磨工件，其特徵在於它作為球磨機襯板中的應用。
6．一種如權利要求1所述的複合合金耐磨工件，其特徵在於它作為糖廠甘蔗撕解機刀片中的應用。
全文摘要
本發明提供了一種由普通碳鋼為基材,工作面重熔有一層高鉻高碳合金的耐磨工件以及該工件的製作方法,其高鉻高碳合金的成份和含量為Cr45—65%,C4.5—6.0%,Si、Ni、Mn、B、W等總含量0.5—6.5%,S、P≤0.04%,其餘為Fe,製作方法是先將碳鋼按圖紙要求加工成工件,再於工件工作表面上直接重熔3—8mm合金層得到,用本方法製得的工件耐磨、耐衝擊、製造成本低,提高了工作效率和經濟效益。
文檔編號C23C26/02GK1290600SQ0013112
公開日2001年4月11日 申請日期2000年11月4日 優先權日2000年11月4日
發明者黃超, 田文祥 申請人:黃超