组织。
[0037]本发明还提供一种辊身表面具有梯度复合涂层的磨辊的制备方法，包括如下步骤:
[0038]I)先准备一钒板，优选的，其中钒的纯度应控制在99.7-99.9%;更优选地，所述钒板的厚度控制在0.2-3mm ;优选地，所述I凡板先被加以表面处理；
[0039]2)根据磨辊的工作受力状况，其主要磨损的部位是辊身表面，据此在管模内壁固定外部碳源，然后将步骤I中的钒板按照管模内壁尺寸进行卷绕，使其与外部碳源紧密结合；优选地，在离心机的奥氏体不锈钢管模内壁固定外部碳源；
[0040]3)将灰口铸铁基材冶炼为铁液；优选地，温度控制在1350_1450°C ；
[0041]4)将上述铁液浇铸到上述放置有钒板和外部碳源的管模内，待铁液冷却后拔出，得到铸态的复合磨辊，其辊身表面为灰口铸铁与钒板的复合体，而辊芯仍为灰口铸铁基体；优选地，将上述铁液通过离心铸造浇铸到上述放置有钒板和外部碳源的离心机管模内；更优选地，浇铸温度控制在1350-1450°C，浇铸时间为10-60秒为宜；进一步优选地，离心机转速为500-600rpm ;优选地，待铁液冷却2_3min后拔出；
[0042]5)将拔出的铸态复合磨辊转移到具有保护气氛的热处理炉内进行保温，最后随炉冷却至室温，从而在辊身表面形成梯度复合涂层，而辊芯仍为灰口铸铁基体；
[0043]6)所得的辊身表面具有梯度复合涂层的磨辊被进一步热处理以获得更合适的基体组织。
[0044]优选地，钒板厚度为0.2-3mm ;若小于0.2mm，则钒板在浇注复合过程中就已经完全反应，不能获得V2C组织，直接生成弥散分布V8C7;超过3_则导致扩散距离增大，反应动力不足。
[0045]优选地，通过严格控制步骤5)中保温温度与时间的关系，获得所述准单晶相V2C致密陶瓷层。该陶瓷层呈现出较为明显的准单晶组织，光学显微镜下表现为晶界减少，影响断裂韧性的位错也相应减少，代之亚晶界增多，有效提高该陶瓷层的抗裂能力。
[0046]优选地，通过控制步骤5)中保温时间、保温温度获得该梯度复合涂层即碳化物涂层，所述碳化物涂层包括依次呈梯度分布的准单晶相V2C致密陶瓷层、微米V8C7致密陶瓷层、V8C7与基体的融合层。
[0047]更优选地，上述步骤5)中保温温度、保温时间以及最终能够获得的梯度复合涂层的总厚度符合如下公式，
[0048]L = kTlogt1/2+b0
[0049]其中:
[0050]L——梯度复合涂层的总厚度(μ m)，
[0051]k 是常数，取值为0-1，k # 0，
[0052]T--保温温度(K)，
[0053]t 保温时间(S)，
[0054]b0——初始厚度(μ m)，即铁液浇注后与钒板之间形成的复合层的厚度。
[0055]综上，所述梯度复合涂层，包括V2C致密陶瓷层，硬度高。所述V2C致密陶瓷层为准单晶相，所述准单晶相是指，原子的排列不像一般单晶那样具有相同的晶格，但仍具有严格的顺序，呈现出几何排列；晶向一致性高、晶界明显减少，并且原子排列比较有序。准单晶相介于多晶相与单晶相之间，相较于多晶相，准单晶相的晶界明显减少，位错密度低，有较多亚晶界，因此硬度有明显提升；而较之单晶相，其对制备方式要求更低，且组织更为稳定。
[0056]优选地，在步骤I)中，表面处理的步骤如下:
[0057]第一步酸洗，选用300ml/L的盐酸或60ml/L的磷酸或120ml/L的双氧水，后流水冲洗；
[0058]第二步酸洗，选用300ml/L的氢氟酸或200ml/L的硫酸或240ml/L的双氧水，后流水冲洗；
[0059]第三步表面打磨，选用800-1200目的Al2O3砂纸，最后用酒精超声清洗。
[0060]更优选地，步骤2)中的外部碳源为石墨纸或石墨粉；优选地，所述石墨纸为三级以上，纯度为85-99%，厚度为0.1-0.35mm ;优选地，所述石墨粉选择粒度在600-1000目，纯度为 85-99%。
[0061]值得注意的是，当管模内壁固定石墨纸时，管模不用预加热；而当管模内壁固定石墨粉时，需采用喷涂法，即用压缩空气或其他动力将悬浮得石墨粉驱赶至喷嘴处，以雾状形式喷涂在预热至150?250°C的旋转管模内壁，利用管模热量干燥石墨粉层，可获得厚度均匀的石墨粉层。
[0062]优选地，步骤5)中，升温至1000-1160°C，升温速度控制在5-7°C /min，保温时间为6-12h，优选 8-10ho
[0063]优选地，保护气为氩气或氮气，气体流量为5-8ml/min。
[0064]其中，保温温度应严格控制在上述范围内，温度高于1160°C，反应过程中的液相过多，而使得V2C转变成为V8C7,而不能获得准单晶相V2C ;但是温度低于1000°C，则V的溶解度太低，反应无法正向进行。同样的，保温时间也应该保持一个合理的区间，时间超过12h，几乎所有的V2C会转变为V8C7,而低于6h，则反应获得的V2C太少，涂层厚度难以保证，最佳的应该保持在8-10h。
[0065]更优选地，具有碳化物涂层的磨辊复合体被进一步热处理以获得更合适的基体组织，热处理工序为:在550-800°C左右进行热处理，基体为珠光体组织；或者，在220-450°C进行热处理，基体为贝氏体组织；或者，在220°C以下进行热处理，基体为马氏体组织。
[0066]所述磨辊以灰口铸铁为基体，所选灰口铸铁基体为HT100、HT150、HT200、HT250、HT300或HT350，含碳量为2.7-3.6%，参见国标GB9439-88。基体组织根据热处理方式的不同为珠光体、马氏体、铁素体、贝氏体、奥氏体和索氏体中的一种或几种。
[0067]本发明通过铸造尤其是离心铸造获得灰口铸铁基体+钒的磨辊复合体后，引入外部碳源，以加热扩散的方式可直接在磨辊的辊身表面形成碳化物涂层，碳化物涂层与辊芯基体之间为冶金结合，结合力很强，克服了现有硬质颗粒与金属基体间非冶金结合，结合力很弱，颗粒容易脱落的问题，大幅度提高了涂层的力学性能。并且该方法操作简单，无需复杂设备，获得的磨辊性能良好。不同的热处理方式，使磨辊具有不同的力学性能，满足了实际生产的要求。由于表面致密准单晶陶瓷层的形成，该陶瓷层呈现出较为明显的准单晶组织，光学显微镜下表现为晶界减少，影响断裂韧性的位错也相应减少，代之亚晶界增多，有效提高该陶瓷层的抗裂能力。因此辊身表面具有较高的硬度HRC60-72，相对耐磨性是基体的10-20倍。所述相对耐磨性的定义为:以基体材料为标准试样，在相同磨料粒度，相同载荷，圆盘以相同转速转动相同圈数后，被测涂层产生磨损量与标准试样产生磨损量的比值称为涂层的相对耐磨性，因此也简称为涂层的相对耐磨性是基体的几倍，下述相同参数的检测标准与之相同。
[0068]这是由于其中的V2C致密陶瓷层为准单晶组织，化学稳定性和耐磨性好，具有低摩擦系数、高硬度、低表面能以及低传热性。而与之相对的微米V8C7陶瓷层的硬度只能达到HRC40-62，其相对耐磨性是基体的6-10倍。
【附图说明】
[0069]图1离心浇铸前外碳源(石墨纸或石墨粉)与钒板在奥氏体不锈钢锥形管模内的布置图；
[0070]图2热处理后的复合磨辊以及试样截取的局部放大图。
【具体实施方式】
[0071]实施例1:磨辊的制备方法，包括如下步骤:
[0072]1、先准备一钒板1，其中钒的纯度应控制在99.7 %。所述钒板I应该先被加以表面处理，步骤如下:
[0073]第一步酸洗，选用300ml/L的盐酸，后流水冲洗；
[0074]第二步酸洗，选用300ml/L的氢氟酸，后流水冲洗；
[0075]第三步表面打磨，选用800目的Al2O3砂纸，最后用酒精超声清洗。所述钒板I的厚度控制在0.2mm。
[0076]2、根据磨辊的工作受力状况，其主要磨损的部位是辊体表面，据此在管模2内壁固定外部碳源3，外部碳源3为石墨纸，所述石墨纸为三级以上，纯度85%，厚度为0.1mm,然后将步骤I中的钒板I按照管模2内壁尺寸进行卷绕，使其与石墨纸紧密结合(图1)。
[0077]3、将灰口铸铁基材冶炼为铁液，温度控制在1350°C，所选灰口铸铁基体为HT100，含碳量为2.7%。
[0078]4、将上述铁液浇入上述放置有钒板I和石墨纸的管模2内，浇注温度控制在13500C，浇注时间为10秒为宜，若采用离心铸造，离心机转速为500rpm，待金属液冷却2min后拔出，得到铸态的复合磨辊，其辊身表面为灰口铸铁与钒板I的复合体，而辊芯4为HT100基体。
[0079]5、将拔出的铸态复合磨辊很快转移到具有保护气氛的热处理炉内进行热处理，热处理工