一種耐磨層壓復(fù)合材料及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于耐磨金屬復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用熱軋復(fù)合生產(chǎn)用于礦 山、冶金、建筑、電力、化工等行業(yè)的耐磨復(fù)合材料板卷及制造方法，特別涉及到一種雙金屬 復(fù)合材料，屬于耐磨金屬復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在礦山、冶金、建筑、電力、化工等行業(yè)領(lǐng)域，廣泛使用耐磨板加工制作物料的篩 分、存儲襯板，以及篩板和輸送管道。由于工況條件惡劣，加之物料的沖刷和沖擊作用，單一 材質(zhì)的耐磨材料很難滿足各種工況條件的需求，特別是可焊性和耐腐性的要求。耐磨復(fù)合 材料是最近幾年才推出的一種雙金屬材料產(chǎn)品，其覆層材料具備高鉻、高碳合金材料的耐 磨性，基層材料具備較強(qiáng)的韌性、加工性和焊接性，具有明顯的性能優(yōu)勢，能夠滿足不同的 工況條件的使用要求，故耐磨復(fù)合材料在很多行業(yè)得到推廣與應(yīng)用，也日益得到行業(yè)用戶 的青睞。
[0003] 國內(nèi)耐磨復(fù)合材料板制作方法有堆焊法、澆注法、爆炸焊接法和粘接法。
[0004] 粘接法主要是對基層材料表面處理后加過渡層，在過渡層上粘接有機(jī)耐磨層或無 機(jī)耐磨料層。CN 1020494891A公開了一種耐磨板材及其制作方法，其結(jié)構(gòu)為冷軋鋼板是外 層基體，銅網(wǎng)層為中間層，耐磨材料層為內(nèi)層，內(nèi)層采用聚四氟乙烯制成，其將鋼板、銅網(wǎng)和 耐磨層三者燒結(jié)成一體,制備復(fù)合耐磨材料板。
[0005] CN 101746089 A耐熱耐磨雙金屬復(fù)合薄板及其生產(chǎn)工藝，以Q235鋼板為澆注時 的中隔板，將熔煉好的合金鋼和碳鋼同時且分別注入中隔板的兩側(cè)冷卻定型得到的耐熱耐 磨雙金屬復(fù)合薄板。
[0006] 堆焊法即在普通鋼板基材上熔敷堆焊一層高硬度的高鉻、高碳合金材料的耐磨層 從而制備耐磨復(fù)合板。CN 101633112A耐磨涂層復(fù)合板的制造方法，在基層材料以分段層壓 法堆焊耐磨涂層。
[0007] 爆炸焊接法，以炸藥作為能源，通過爆炸復(fù)合的方法生產(chǎn)高耐磨復(fù)合板。CN 202097535 U高耐磨雙金屬爆炸復(fù)合板，以60Si2Mn鋼和低碳鋼Q345爆炸復(fù)合構(gòu)成，低碳 鋼Q345厚度為8-217mm，覆層60Si2Mn鋼的厚度在I. 5-3mm，復(fù)合板的面積為4~8m2,表面 硬度可達(dá)到HRc60以上。
[0008] 現(xiàn)有耐磨復(fù)合材料制造方法，復(fù)合難度大，復(fù)合的結(jié)合強(qiáng)度低、成本高，復(fù)合面積 小，無法實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料批量成卷生產(chǎn)。因此如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足是目前耐磨金屬復(fù)合 材料技術(shù)領(lǐng)域亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用熱軋軋制復(fù)合方式生產(chǎn) 規(guī)格為2-100毫米耐磨層壓雙金屬復(fù)合材料板卷的方法，耐磨層壓雙金屬復(fù)合材金屬復(fù)合 板是由普通碳素鋼基層材料和耐磨復(fù)層材料組成的，耐磨復(fù)層材料為中、高碳低合金耐磨 鋼，制得具有高硬度和高韌性的耐磨層壓雙金屬復(fù)合材料板卷。
[0010] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種耐磨層壓復(fù)合材料的制造方法，包括如下步 驟： 步驟（1)，制坯原料選擇：基層材料選用普通碳素鋼或低合金鋼，耐磨復(fù)層材料選用中 碳低合金耐磨鋼或高碳低合金耐磨鋼； 步驟（2)，耐磨復(fù)層材料結(jié)合界面選擇：對耐磨復(fù)層材料基板脫碳層深度進(jìn)行檢測，選 擇脫碳層較深的一面作為與基層材料相結(jié)合的耐磨復(fù)層材料結(jié)合界面，另一面為非結(jié)合 面； 步驟（3)，制坯：將步驟（1)選好的基層材料和耐磨復(fù)層材料采用常規(guī)機(jī)械方法進(jìn)行復(fù) 合界面處理至結(jié)合界面潔凈，之后進(jìn)行下列對稱盒式真空復(fù)合坯的制備：將兩塊耐磨復(fù)層 材料疊加，并在兩塊耐磨復(fù)層材料之間設(shè)置隔離材料，之后將疊加的兩塊耐磨復(fù)層材料放 于上、下基層材料之間，并使步驟（2)選好的耐磨復(fù)層材料的結(jié)合界面與基層材料相貼，同 時在疊加的兩塊耐磨復(fù)層材料四周預(yù)留軋制延展空間，再用基層材料作為四個側(cè)壁，并與 上、下基層材料焊接成一中空體，使疊加的兩塊耐磨復(fù)層材料置于密封焊接后的基層材料 的中空體中，并在中空體的尾端側(cè)壁上間隔開孔，每個孔中插入空心管段，使空心管段的內(nèi) 端置于中空體中的軋制延展空間，而外端穿過孔并通過管道與真空泵相連，通過真空泵對 中空體內(nèi)部抽真空至-I X KT2~-I X KT3Pa,并保壓2~3小時后，封堵空心管段的外端口， 得到對稱盒式真空復(fù)合坯； 步驟（4)，軋制：將步驟（3)所得對稱盒式真空復(fù)合坯送入熱軋加熱爐內(nèi)，進(jìn)行常規(guī)加 熱后，以首端在前，尾端在后的位置，送入常規(guī)軋機(jī)上，在下列軋制條件下軋制：開軋溫度為 1200± KKTC，終軋溫度為900±50°C，卷取溫度為710±50°C，得耐磨復(fù)合材料熱軋卷； 步驟（5)，球化退火：將步驟（4)軋制所得耐磨復(fù)合材料熱軋卷進(jìn)行下列球化退火處 理： 步驟（5. 1)，將復(fù)合板卷置于罩式爐中，保持爐內(nèi)氣氛為純氮?dú)猓鯕獾暮繛?%，壓 力為65~7Ombar ; 步驟（5. 2)，升溫：按升溫速率為250-300°C /h，將爐內(nèi)溫度升至680±60°C ; 步驟（5. 3)，保溫：經(jīng)步驟（5. 2)升溫至680±60°C后保溫8~14h ; 步驟（5. 4)，冷卻：經(jīng)步驟（5. 3)保溫后，以1-2°C /min的速度，使復(fù)合板卷隨爐冷卻至 580±60°C后，風(fēng)冷至爐內(nèi)溫度為380±10°C后，水冷至IlOiKTC時，將復(fù)合板卷取出，爐 外風(fēng)冷至室溫； 步驟（6)，耐磨復(fù)合材料熱乳卷的切邊：將步驟（5)球化退火處理得到的耐磨復(fù)合材料 熱軋卷進(jìn)行常規(guī)切邊，即得耐磨層壓復(fù)合材料。
[0011] 優(yōu)選的是，所述步驟（1)的基層材料選用Q235鋼、Q345鋼、Stl2鋼或Q195鋼。
[0012] 優(yōu)選的是，所述步驟（1)的耐磨復(fù)層材料選用65Mn彈簧鋼、55SiMnVB彈簧鋼或 60Si2Mn彈簧鋼。
[0013] 所述步驟（3)的在兩塊耐磨復(fù)層材料之間設(shè)置的隔離材料為常規(guī)隔離膜。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為： (1)采用本發(fā)明技術(shù)方案生產(chǎn)的耐磨層壓復(fù)合材料，其復(fù)合面積超過100 m2,其基層與 復(fù)層實(shí)現(xiàn)了冶金結(jié)合，界面抗剪切強(qiáng)度大于270MPa，耐磨復(fù)層厚度比例為10%-70% ; (2)采 用本方法生產(chǎn)的耐磨層壓復(fù)合材料經(jīng)淬火后耐磨層硬度HRc在HRc60以上，其具有高硬度 和高韌性的復(fù)合材料的特性，其復(fù)層具有良好的耐磨性，基層材料具有較強(qiáng)的韌性、加工性 和焊接性。
【附圖說明】
[0015] 圖1為對稱盒式真空復(fù)合坯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖中：1為前側(cè)壁基層材料；2為疊加的兩塊耐磨復(fù)層材料；3為隔離材料；4為上、 下基層材料；5為軋制延展空間；6為后側(cè)壁基層材料；7為空心管段。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0018] 本發(fā)明所用原料均為普通市售產(chǎn)品。