專利名稱：用于耐火磚模具的復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，尤其涉及一種由合金鋼與Q235鋼復(fù)合而成的材料，及其該復(fù)合材料的制備方法和在耐火磚模具中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
耐火磚是用作建筑窯爐和各種熱工設(shè)備的高溫建筑材料和結(jié)構(gòu)材料，尺寸精度要求較高，必須用模具生產(chǎn)才能保證其尺寸精度。在耐火磚的壓制過程中，模具承受壓力和表面摩擦力，這里的壓力并不是太大，所以，為了節(jié)約模具的成本，耐火磚模具常用Q235鋼，就能滿足心部的強(qiáng)度要求。但耐火磚的主要成分是金屬化合物和粘結(jié)劑，模具在反復(fù)多次的工作過程中易產(chǎn)生磨損，磨損是模具失效的主要形式。為降低模具磨損，提高模具的使用壽命，目前人們多使用的方法是滲碳、滲硼等表面處理，這種處理方法能使模具表面的硬度達(dá)到HRC60左右，對(duì)模具壽命的提高是有限的。 本發(fā)明采用了合金鋼與Q235復(fù)合后滲碳的方法，在模具表面上得到合金鋼的滲碳組織，使模具的硬度、耐磨性有顯著提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種耐火磚模具用復(fù)合材料，使用兩種不同特性的鋼材復(fù)合，獲取一種硬度和耐磨性較高的材料。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種耐火磚模具用復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于耐火磚模具的高硬度和高耐磨性的合金鋼復(fù)合材料。本發(fā)明所述的一種用于耐火磚模具的復(fù)合材料，包括鐵釩O^e-V)合金鋼和Q235 鋼。以鐵釩合金鋼為覆層，覆蓋于以Q235鋼為材質(zhì)的基體上。鐵釩合金鋼為低釩鐵釩合金鋼，其中元素V的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量為3. 50-3. 70。Q235鋼(《鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法》(GB221-1979))為屈服點(diǎn)(σ s)為235MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼。優(yōu)選的，所述的鐵釩合金鋼的其它化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為C :0. 08-0. 10 ；Si 0. 030-0. 034 ；Cr 0. 010-0. 015 ；Mn 0. 20-0. 25 ；V 3. 50-3. 70 ；S ( 0. 01 ；P ( 0. 008 ； 其余是狗和雜質(zhì)。所述Q235鋼，其化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為C:0. 14-0. 22 % ；Mn 0. 30-0. 65 ；Si ^ 0. 30 ；S ^ 0. 050 ；P ^ 0. 045 ；其余是 Fe 和雜質(zhì)。本發(fā)明所述的用于耐火磚模具的復(fù)合材料，其制備方法如下1)鐵釩合金鋼經(jīng)冶煉和鍛造后，最終軋制成厚度為5. Omm的板材；2)將步驟1所得的鐵釩合金鋼板的表面做磨削，除去表面氧化層。3)將厚度為IOOmm的Q235鋼板的一個(gè)表面磨削，除去表面氧化層。4)將步驟2所得的鐵釩合金鋼板覆于步驟3所得的Q235鋼板上，使兩種鋼板的無氧化層表面相互接觸，并把四周完全焊接。5)將步驟4所得的材料，在電阻爐中加熱，加熱溫度為1100-1120°C，保溫50min 后，進(jìn)行軋制，軋制的壓下量為25mm。6)將步驟5)得到的板材置于氣體滲碳爐，在915-920°C下，滲碳4小時(shí)，滲碳碳勢(shì)為1. 05-1. 15%碳，之后迅速空氣冷卻；7)最后，將步驟6)所得的滲碳復(fù)合材料，先經(jīng)840-850°C油中淬火，再進(jìn)行 190-200°C回火2小時(shí)。由上述方法制得的用于耐火磚模具的復(fù)合材料的表面i^e-V合金硬度為HRC65以上，作為耐火磚模具的材料使用具有很強(qiáng)的耐磨性和很高的硬度，使用壽命是常規(guī)模具鋼 (Q235滲碳處理)的2倍以上。本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的有益效果本發(fā)明公開了一種用于耐火磚模具的復(fù)合材料，以低釩滲碳的 ^-V合金為覆層， 以低碳鋼為材質(zhì)的基體。覆層上含有細(xì)小均勻碳化物，大大提高了材料的硬度，尤其是在提高耐磨性能方面有更突出的作用。該材料的在耐火磚模具上具有很好的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。實(shí)施例1含釩3. 5wt%鐵釩合金鋼經(jīng)冶煉和鍛造后，最終軋制成厚度為5. Omm的板材，然后磨削表面，除去氧化層。磨削厚度為IOOmm的Q235鋼板的一個(gè)表面，除去氧化層。把除去氧化層的鐵釩合金鋼板覆于除去氧化層的Q235鋼板上，注意要使兩個(gè)無氧化表面相互接觸，四周完全焊接。之后在電阻爐中加熱，加熱溫度為1100°C，并保溫 50min，接著進(jìn)行軋制，軋制的壓下量為25mm。把軋制后的板材置于氣體滲碳爐中，在920°C下，滲碳4小時(shí)，滲碳碳勢(shì)為1. 15% 碳，之后迅速空氣冷卻的滲碳復(fù)合材料。把滲碳復(fù)合材料，先經(jīng)850°C油中淬火后，再在190°C回火2小時(shí)得用于耐火磚模具的復(fù)合材料，材料表面的I^e-V合金硬度為HRC65以上。實(shí)施例2含釩3.鐵釩合金鋼經(jīng)冶煉和鍛造后，最終軋制成厚度為5. Omm的板材，然后磨削表面，除去氧化層。磨削厚度為IOOmm的Q235鋼板的一個(gè)表面，除去氧化層。把除去氧化層的鐵釩合金鋼板覆于除去氧化層的Q235鋼板上，注意要使兩個(gè)無氧化表面相互接觸，四周完全焊接。之后在電阻爐中加熱，加熱溫度為1106°C，并保溫 50min，接著進(jìn)行軋制，軋制的壓下量為25mm。把軋制后的板材置于氣體滲碳爐中，在920°C下，滲碳4小時(shí)，滲碳碳勢(shì)為1. 12% 碳，之后迅速空氣冷卻的滲碳復(fù)合材料。把滲碳復(fù)合材料，先經(jīng)840°C油中淬火后，再在194°C回火2小時(shí)得用于耐火磚模具的復(fù)合材料，材料表面的I^e-V合金硬度為HRC65以上。
實(shí)施例3含釩3. 57wt%鐵釩合金鋼經(jīng)冶煉和鍛造后，最終軋制成厚度為5. Omm的板材，然后磨削表面，除去氧化層。磨削厚度為IOOmm的Q235鋼板的一個(gè)表面，除去氧化層。把除去氧化層的鐵釩合金鋼板覆于除去氧化層的Q235鋼板上，注意要使兩個(gè)無氧化表面相互接觸，四周完全焊接。之后在電阻爐中加熱，加熱溫度為1117°C，并保溫 50min，接著進(jìn)行軋制，軋制的壓下量為25mm。把軋制后的板材置于氣體滲碳爐中，在920°C下，滲碳4小時(shí)，滲碳碳勢(shì)為1. 10% 碳，之后迅速空氣冷卻的滲碳復(fù)合材料。把滲碳復(fù)合材料，先經(jīng)841°C油中淬火后，再在197°C回火2小時(shí)得用于耐火磚模具的復(fù)合材料，材料表面的I^e-V合金硬度為HRC65以上。
權(quán)利要求
1.一種用于耐火磚模具的復(fù)合材料，由鐵釩合金鋼和Q235鋼組成，其中所述的鐵釩合金鋼為覆層，覆蓋于以所述的Q235鋼為材質(zhì)的基體上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于耐火磚模具的復(fù)合材料，其特征是所述的鐵釩合金鋼的釩含量為 3. 50-3. 70wt%o
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于耐火磚模具的復(fù)合材料，其特征是按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述的鐵釩合金鋼還含有的其它化學(xué)成分為C :0. 08-0. 10 ；Si 0. 030-0. 034 ；Cr 0.010-0. 015 ；Mn :0. 20-0. 25 ；V :3. 50-3. 70 ；S ^ 0. 01 ；P ^ 0. 008 ；其余是 Fe 和雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于耐火磚模具的復(fù)合材料，其特征是按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)， 所述的Q235鋼含有的其它化學(xué)成分為C :0. 14-0. 22% ；Mn :0. 30-0. 65 ；Si ^ 0. 30 ;S (0. 050 ；P ^ 0. 045 ；其余是 Fe 和雜質(zhì)。
5.一種用于耐火磚模具的復(fù)合材料的制備方法，步驟如下1)將鐵釩合金鋼經(jīng)冶煉和鍛造后，最終軋制成厚度為5.Omm的板材；2)將步驟1所得的鐵釩合金鋼板的表面做磨削，除去表面氧化層；3)將厚度為IOOmm的Q235鋼板的一個(gè)表面磨削，除去表面氧化層；4)將步驟2所得的鐵釩合金鋼板覆于步驟3所得的Q235鋼板上，使兩種鋼板的無氧化層表面相互接觸，并把四周完全焊接；5)將步驟4所得的材料，在電阻爐中加熱，加熱溫度為1100-1120°C，保溫50min后，進(jìn)行軋制，軋制的壓下量為25mm;6)將步驟幻得到的板材置于氣體滲碳爐，在915-920°C下，滲碳4小時(shí)，滲碳碳勢(shì)為1.05-1. 15%碳，之后迅速空氣冷卻；7)將步驟6)所得的滲碳復(fù)合材料，先經(jīng)840-850°C油中淬火，再進(jìn)行190-200°C回火2 小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐火磚模具用復(fù)合材料的制備方法，其特征是所述的鐵釩合金鋼的釩含量為3. 50-3. 70wt%。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的耐火磚模具用復(fù)合材料的制備方法制得的合金鋼復(fù)合材料。
全文摘要
一種用于耐火磚模具的復(fù)合材料，包括鐵釩合金鋼和Q235鋼，其中鐵釩合金鋼為覆層，覆蓋于以Q235鋼為材質(zhì)的基體上。制備過程中，首先采取熱軋的方法，將低釩含量的Fe-V合金與Q235鋼復(fù)合，再對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行滲碳處理，以提高覆層的硬度和耐磨性，最后對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行淬火加回火處理。這樣，復(fù)合材料的Fe-V合金覆層的硬度將達(dá)到HRC65左右，并具有很好的耐磨性。經(jīng)反復(fù)多次的研究和實(shí)踐證明，將該復(fù)合材料用于耐火磚模具，其使用壽命是常規(guī)耐火磚用模具鋼(Q235滲碳處理)的2倍以上。
文檔編號(hào)B32B15/01GK102173118SQ201010590660
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者王殿梁 申請(qǐng)人:嘉興學(xué)院