一种高铬铸铁弥散分布耐磨复合材料的制备方法与流程

本发明属于复合材料制备技术领了，具体涉及一种高铬铸铁弥散分布耐磨复合材料的制备方法。

背景技术：

金属耐磨材料在冶金、矿山、建筑、煤电、石油等领域应用广泛。高铬铸铁是一种性能优良的金属耐磨材料，具有较高的硬度和良好的耐磨性，被广泛的应用在各个工业领域。然而，高铬铸铁的韧性较低，在大冲击和大应力工况中使用受到限制。

为了充分发挥高铬铸铁的耐磨性和低碳钢优良的韧性，常将塑性和韧性较好的低碳钢作为基层，将耐磨性较好的高铬铸铁作为复层，采用爆炸焊接、钎焊、浇铸等方法复合成双金属复合板。然而，采用固-固复合法和液-固复合法制备的高铬铸铁和低碳钢双金属层状复合材料结合强度不高，生产工艺复杂，生产效率较低，并且不适于批量生产。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高铬铸铁弥散分布复合材料的制备方法，可提高生产效率，缩短生产周期。

本发明是这样实现的，其特征在于加工步骤为：

1）考虑生产过程的经济性要求，高铬铸铁板与碳钢板选取7～15层的多层组坯方式，碳钢层与高铬铸铁层厚度比值范围为0.2～1，各层板坯表面进行机械打磨去除氧化皮和杂质，并用稀硝酸和酒精清洗干净并吹干，将碳钢板和高铬铸铁板交替叠合在一起，最上面和底面为碳钢板；

2）将上述叠合在一起的组合板放入预制的组坯框内，组坯框的高度与叠合后的组坯板的高度相同，组坯框长度边上制有与抽气管相连通的抽取孔；

3）通过焊接将组合板坯顶面和底面上碳钢与组坯框焊接密封，通过抽气管对组合坯内间隙进行抽真空，其真空度为0.001pa～0.003pa；

4）将组合板坯通过轧机进行轧制，根据板材规格进行2～8多道次热轧，道次压下量为20%～40%，轧制温度大于碳钢基体的热塑性变形温度1000℃，小于高铬铸铁的热塑性变形温度1100℃，以使碳钢层延展变形，而高铬铸铁层颈缩和破损；

5）轧制后空冷，将复合材料四周的包框切除。

本发明的优点与积极效果：

本发明提供了一种操作简单的高铬铸铁弥散分布的耐磨复合材料生产技术。通过对组坯板层厚度比的控制，扩展了可生产的复合材料的规格。在轧制过程中利用较大的热变形量使高铬铸铁板层发生破碎并镶嵌在碳钢中，形成一种高铬铸铁弥散分布在碳钢基体中的复合材料，该复合材料综合了高铬铸铁良好的耐磨性和碳钢基体较好的韧性。与现有技术固-固复合和液-固复合相比，本发明可提高生产效率，缩短生产周期，优化产品质量，适合批量生产。

附图说明

图1为组坯方式示意图；

图2为组坯板纵向截面示意图；

图3为轧制生产示意图；

图中t1、t2、t3、t4、t5——第一、第二、第三、第四、第五块碳钢板，g1、g2、g3、g4——第一、第二、第三、第四块高铬铸铁板，1——组坯框，2——抽气管，3——抽气孔，4——焊缝，5——组合板坯，6——空隙，7、7`——上、下轧辊，8——高铬铸铁弥散分布复合板，9——弥散分布的高铬铸铁，10——变形的碳钢层。

具体实施方式

制备以高铬铸铁kmtbcr26与碳钢q235组合的9层复合板坯制备高铬铸铁弥散分布复合材料，其制备步骤如下：

1）如图1所示，分别取厚度为2mm的碳钢板t1、t2、t3、t4、t5和厚度为5mm的高铬铸铁板g1、g2、g3、g4，两种板形状和大小相同，将其表面进行机械打磨去除氧化皮和杂质，并用稀硝酸和酒精清洗干净并吹干，将两种板交替叠放在一起，最上层是碳钢板t1，最下层是碳钢板t5；

2）预制一个组坯框1，其内部尺寸略大于组坯板的长和宽，组坯框的高度与叠合后的板厚度相同，组坯框的长向边上制有与抽气管2相连通的抽气孔3；

3）如图2所示，将上述交替叠合在一起的9层组坯板5放入组坯框1内，将组坯框1与上层碳钢板t1和最下层碳钢板t5出现的缝隙焊接密封，形成焊缝（4），通过抽气管2进行抽真空，当真空度达到0.001pa时，将抽气管密封；

4）将多层复合板坯放入加入炉加热到1500℃并保温1h，然后用轧机进行轧制，轧制时温度在1100℃-1000℃之间，进行6道次热轧，每道次压下量为20%，轧制速度为0.1m/s，如图3所示，通过轧制变形后使奇碳钢延展变形，而高铬铸铁板发生颈缩断裂和局部破碎形成弥散分布的高铬铸铁9，破碎的高铬铸铁变形的碳钢层10包覆,形成一种高铬铸铁弥散分布碳钢基体的复合材料8；

5）轧制后空冷，将复合材料四周包框切除。

技术特征：

1.一种高铬铸铁弥散分布耐磨复合材料的制备，其特征在于实施步骤如下：1）考虑生产过程的经济性要求，高铬铸铁板与碳钢板选取7～15层的多层组坯方式，碳钢层与高铬铸铁层厚度比值范围为0.2～1，各层板坯表面进行机械打磨，去除氧化皮和杂质，并用稀硝酸和酒精清洗干净并吹干，将碳钢板和高铬铸铁板交替叠合在一起，最上面和底面为碳钢板；

2）将上述叠合在一起的组合板放入预制的组坯框内，组坯框的高度与叠合后的组坯板的高度相同，组坯框长度边上制有与抽气管相连通的抽取孔；

3）通过焊接将组合板坯顶面和底面上碳钢与组坯框焊接密封，通过抽气管对组合坯内间隙进行抽真空，其真空度为0.001pa～0.003pa；

4）将组合板坯通过轧机进行轧制，根据板材规格进行2～8多道次热轧，道次压下量为20%～40%，轧制温度大于碳钢基体的热塑性变形温度1000℃，小于高铬铸铁的热塑性变形温度1100℃；

5）轧制后空冷，将复合材料四周的包框切除。

技术总结
一种高铬铸铁弥散分布耐磨复合材料的制备方法，属于复合材料制备技术领域。其特征在于：（1）将高铬铸铁板和碳钢板表面进行打磨，去除氧化皮等杂质；（2）将碳钢板和高铬铸铁板交替叠放在组坯框内，组成多层复合板坯，并对复合板坯与组坯框焊接密封及抽真空；（3）将复合板坯进行多道次热轧变形，使多层板坯中的高铬铸铁板层在轧制过程中颈缩和破碎，碳钢层延展变形，破碎的高铬铸铁镶嵌在碳钢层之间，从而制备出一种高铬铸铁弥散分布的耐磨复合材料。制备的复合材料具有良好的耐磨性和韧性。该复合材料的制备方法可提高生产效率，易于批量生产。

技术研发人员：王效岗;袁国锋
受保护的技术使用者：太原科技大学
技术研发日：2020.06.24
技术公布日：2020.09.29