爆炸複合雙金屬耐磨鋼板結構的製作方法
2023-06-06 07:06:51 1
專利名稱：爆炸複合雙金屬耐磨鋼板結構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於重工業耐磨材料技術領域，涉及一種爆炸複合雙金屬耐磨鋼板結構。
背景技術：
雙金屬耐磨複合鋼板是在韌性好、價格低廉的普碳鋼板上，覆蓋一層一定厚度的耐磨合金材料，其複合界面為完全的冶金結合。用韌性好的普碳鋼作基材，高合金為耐磨層，從而使雙金屬耐磨複合鋼板達到了鑄造耐磨材料所無法達到的很高的耐磨性能。由於母材為普碳鋼，雙金屬耐磨複合板可以實現自由焊接、拼接、彎曲、卷弧、卷管、打孔以及在普碳鋼一側焊接等，通過設計合金層的成分、厚度，還可以獲得耐磨、耐熱、 耐蝕等功能雙金屬複合板。目前耐磨複合鋼板已作為一種重要的抗磨材料被廣泛應用於各工業領域的生產實踐中。在冶金、煤炭、化工、建材、發電等領域得到了很好的推廣和應用，解決了許多在實際生產中出現的磨損難題。與各種合金鋼、合金鑄鐵、鑄石、陶瓷、橡膠、聚氨脂等耐磨材料相比，雙金屬耐磨複合鋼板具有高耐磨性、高韌性、可焊性及可再次成型性等多重材料特性，以其良好的性能和低廉價格，受到眾多企業的認可。雙金屬複合耐磨板是一種具有特殊性能的新型材料。目前，雙金屬複合耐磨板製備方法主要有1、堆焊方法是在普通鋼板的基板上通過堆焊方法複合高合金耐磨層，結合耐磨層的耐磨性能和基板的承載、變形能力和可焊接性能。耐磨層的硬度一般在HRC52-64之間。2、淬火硬化法也叫調質硬化耐磨鋼板，是低合金鋼板在軋制過程中淬火硬化或對低合金鋼板進行熱處理淬火硬化後的鋼板。3、其它製備方法如注滲、噴塗、雷射熔敷等。雙金屬耐磨鋼板，耐磨層是高合金成分，金相組織中有大量起抗磨作用高硬度合金碳化物和Si、Mn、Cr、Mo、V等合金元素。基層為碳鋼，具有良好的韌性和塑性等一些性質，通過設計組合可以發揮組員材料各自的優勢，實現各自組員材料資源的最優勢配置。但是雙金屬耐磨板由於基層和耐磨層兩種材料的線膨脹係數不同，物理性能、熔點和強度的差異很大，不易進行焊接，尤其不易進行大面積焊接。當兩種材料焊接時，兩種材料之間生成的多種金屬化合物的特性，很難用常規的焊接工藝將其製作成耐磨複合板。常用堆焊工藝製備方法如手工電弧堆焊、藥芯焊絲氣體保護電弧堆焊及埋弧堆焊等工藝，都是在低碳鋼的基板上，選用高合金的抗磨合金體系的焊絲或粉末，利用高頻電火花放電或其它原理進行金屬熔焊或堆焊。該工藝一般填充金屬的成分同母材成分往往不相同，尤其異質高合金相焊或合金堆焊時。焊縫中都有一定數量的熔化母材和填充金屬相混合，母材被焊縫過多的稀釋而引起成分變化，就會影響焊縫金屬的性能，從而影響金屬性能。堆焊技術簡便靈活，應用廣泛，它的主要缺點是需要專用設備、設備造價高、生產效率低、勞動條件差、容
3易降低堆焊母材的疲勞強度。該工藝生產的耐磨複合鋼板的耐磨層表面硬度為40 HRC 56HRC，抗衝擊性能指標大約在1210 J/cm2 1600 J/cm2之間。因此，爆炸焊接就成為一種最理想的製造雙金屬複合耐磨鋼板的新工藝。爆炸焊接可進行大面積焊接，是其獨特的優勢之一，即把一個金屬板，以「覆蓋」的方式，通過爆炸焊接的方式複合在另一個金屬板上，而得到由兩種(或兩種以上)金屬板組成的新型板材。同時，雙金屬複合鋼板結合界面呈齒狀冶金結合為突出特徵。爆炸焊接是一個複雜的物理過程，炸藥在爆炸過程中，金屬在高壓脈衝載荷作用下的流體行為。爆轟是炸藥的化學變化基本形式之一，爆轟反應傳播速度非常大，可達每秒數千米，反應區壓力高達幾十萬個大氣壓，溫度也在幾千K以上。爆轟的速度、壓力、溫度等決定著炸藥的做功能力和效率。因此復板在高壓脈衝載荷的驅動下，發生了形變、彎曲、下落並與基板相碰撞發生熱能形變、冷卻達到焊接狀態。爆炸焊接這種快速加熱條件下，整個熱影響區相變過程短暫，不存在碳及合金元素的擴散並阻礙了碳的遷移，降低了碳的活度係數。因此，雙金屬複合板不會發生馬氏體的二次硬化和殘餘奧氏體的二次淬火效應。然而，現在還沒有爆炸複合雙金屬耐磨鋼板出現。
發明內容本實用新型的目的是提供一種爆炸複合雙金屬耐磨鋼板結構，韌性好、強度高、性能好。本實用新型所採用的技術方案是，爆炸複合雙金屬耐磨鋼板結構，包括低碳鋼板， 低碳鋼板的上、下表面分別爆炸複合有純鐵板層，純鐵板層不與低碳鋼板接觸的兩個面上分別爆炸複合有耐磨鋼板層。本實用新型的特徵還在於，低碳鋼板的厚度10mm-40mm。耐磨鋼板層的厚度為3mm-14mm。純鐵板層的厚度為0. 5 mm -1. 0mm。本實用新型爆炸複合雙金屬耐磨鋼板，選用塑性、韌性較好的低碳鋼作為基板，淬火或回火狀態的耐磨鋼板作為耐磨層，進行大面積的爆炸焊接，複合成新型雙金屬複合材料。其組成的複合板，耐磨層組織成分無大的變化，無焊接缺陷和斷裂等問題。其強度、硬度有所增加，經實驗檢驗，爆炸複合的耐磨鋼板可吸收較多衝擊能量，界面實現耐磨層與基板的冶金結合。
圖1是本實用新型爆炸複合雙金屬耐磨鋼板的結構示意圖。圖中，1.耐磨鋼板層，2.純鐵板層，3.低碳鋼板。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。本實用新型爆炸複合雙金屬耐磨鋼板的結構，如圖1所示，包括低碳鋼板3，低碳鋼板3的表面上依次爆炸複合純鐵板層2與耐磨鋼板層1。
4[0022]其中，低碳鋼板3選擇Q235型號低碳鋼或Q235B型號低碳鋼，低碳鋼板3厚 10mm-40mm,寬度 500mm -2500mm,長度 1000 mm -40000mm。耐磨鋼板層 1 選擇 NM500 耐磨鋼板，耐磨鋼板層1厚度為3mm-14mm，寬度500 mm -2500mm，長度1000mm -40000mm。純鐵板層2選擇DT4純鐵板，純鐵板層2厚度為0. 5 mm -1. 0mm,寬度500 mm -2500mm,長度1000 mm -40000mm。本實用新型爆炸複合雙金屬耐磨鋼板是通過爆炸複合方式結合在一起，在黃土砧座向上依次設置有低碳鋼板3、純鐵板層2、耐磨鋼板層1與藥盒，藥盒內設置雷管，其中，低碳鋼板3與純鐵板層2之間具有間隙，純鐵板層2與耐磨鋼板層1之間具有間隙，將藥盒內的炸藥通過雷管引爆，迅速引起同步起爆引線，最後引燃藥盒內的炸藥，這樣使耐磨鋼板層 1兩側的炸藥獲得充分的加速，儘可能與裡面速度保持一致，爆炸生成物和爆轟波的波振面形成弧形或介乎直線的平行波形，在耐磨鋼板層1上平行推移至板的遠端，耐磨鋼板層1的界面呈規則的波紋，實現耐磨鋼板層1、純鐵板層2、低碳鋼板3原子間的結合，邊緣結合平整。最後對爆炸複合後的複合板進行退火、拋光製得雙金屬耐磨鋼板。本實用新型爆炸複合雙金屬耐磨鋼板的性能與工具鋼、耐磨鋼機械性能對比，見表1。表1雙金屬耐磨鋼板的性能與工具鋼、耐磨鋼機械性能對比
權利要求1.一種爆炸複合雙金屬耐磨鋼板結構，其特徵在於，包括低碳鋼板(3)，低碳鋼板(3) 的上、下表面分別爆炸複合有純鐵板層(2)，所述純鐵板層(2)不與低碳鋼板(3)接觸的兩個面上分別爆炸複合有耐磨鋼板層(1)。
2.根據權利要求1所述的爆炸複合雙金屬耐磨鋼板結構，其特徵在於，所述低碳鋼板 (3)的厚度 10mm-40mm。
3.根據權利要求1所述的爆炸複合雙金屬耐磨鋼板結構，其特徵在於，所述耐磨鋼板層(1)的厚度為3_-14_。
4.根據權利要求1所述的爆炸複合雙金屬耐磨鋼板結構，其特徵在於，所述純鐵板層 (2)的厚度為 0. 5 mm -1. 0mm。
專利摘要本實用新型公開的一種爆炸複合雙金屬耐磨鋼板結構，包括低碳鋼板，低碳鋼板的上、下表面分別爆炸複合有純鐵板層，純鐵板層不與低碳鋼板接觸的兩個面上分別爆炸複合有耐磨鋼板層。本實用新型的爆炸複合雙金屬耐磨鋼板，選用塑性、韌性較好的低碳鋼作為基板，淬火或回火狀態的耐磨鋼板作為耐磨層，進行大面積的爆炸焊接，複合成新型雙金屬複合材料，其組成的複合板，耐磨層組織成分無大的變化，無焊接缺陷和斷裂等問題，強度、硬度有所增加，可吸收較多衝擊能量。
文檔編號B23K20/08GK202147446SQ20112020714
公開日2012年2月22日 申請日期2011年6月20日 優先權日2011年6月20日
發明者郝桂生 申請人:唐亞濤, 郝桂生