子排列比较有序的显微组织。
3.如权利要求1或2所述的磨辊，其特征在于:沿V2C致密陶瓷层纵向剖面，其厚度为7-25 μ m，优选为9-25 μ m，更优选为15-25 μ m ;优选地，其中V2C的体积分数大于80%，优选大于90% ;优选地，V2C晶粒尺寸为20-50 μm，优选为30-50 μπι。
4.一种磨辊，在其辊身表面具有梯度复合涂层，其特征在于::所述梯度复合涂层为碳化物涂层，包括依次呈梯度分布的V2C致密陶瓷层、微米V8C7致密陶瓷层、V8C7与基体的融入戸I=I /Ζλ O
5.如权利要求4所述的磨辊，其特征在于:V2C致密陶瓷层为准单晶相，所述准单晶相是指，介于多晶相与单晶相之间，相较于多晶相，晶向一致性高、晶界明显减少，并且原子排列比较有序的显微组织。
6.如权利要求4或5所述的磨辊，其特征在于:沿V2C致密陶瓷层纵向剖面，其厚度为7-25μ m，优选为9-25 μ m，更优选为15-25 μ m ;优选地，其中V2C的体积分数大于80%，优选大于90% ;优选地，V2C晶粒尺寸为20-50 μm，优选为30-50 μπι。
7.如权利要求4-6之一所述的磨辊，其特征在于:沿微米V8C7致密陶瓷层纵向剖面，其厚度为15-90 μπι，优选为40-90 μπι，更优选为70-90 μπι;优选地，V8C7的体积分数大于70%，优选大于75% ;优选地，V8C7的晶粒尺寸为5-15 μ m，优选为6-15 μ m，更优选为8-15μm0
8.如权利要求4-7之一所述的磨辊，其特征在于:沿V8C7与基体的融合层纵向剖面，其厚度为121 μ m-1090 μ m，优选300-1090 μ m ;优选地，其中V8C7的体积分数为20% -85%,优选为50% -85% ;优选地，V8C7的晶粒尺寸为5-20 μm，优选为10-20 μπι。
9.如权利要求4-8之一所述的磨辊，其特征在于:梯度复合涂层总厚度为143-1205 μ m，优选在 400-1200 μ m。
10.如权利要求4-9之一所述的磨辊，其特征在于:组织根据热处理不同为珠光体、马氏体、铁素体、贝氏体、奥氏体和索氏体中的一种或几种；优选地，该梯度复合涂层被施加于灰口铸铁表面。
11.一种如权利要求1-3之一所述磨辊的制备方法，其特征在于，辊身表面具有耐磨涂层，包括如下步骤: 1)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|凡板先被加以表面处理； 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； 3)将灰口铸铁基材冶炼为铁液；优选地，温度控制在1350-1450°C； 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； 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耐磨涂层，而辊芯仍为灰口铸铁基体； 其中，耐磨涂层为V2C致密陶瓷层。
12.如权利要求11所述的磨辊的制备方法，其特征在于:V2C致密陶瓷层为准单晶相，所述准单晶相是指，介于多晶相与单晶相之间，相较于多晶相，晶向一致性高、晶界明显减少，并且原子排列比较有序的显微组织；优选地，步骤5)中通过控制保温时间、保温温度获得该V2C致密陶瓷层。
13.—种如权利要求4-10之一所述磨辊的制备方法，其特征在于，辊身表面具有梯度复合涂层，包括如下步骤: 1)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|凡板先被加以表面处理； 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； 3)将灰口铸铁基材冶炼为铁液；优选地，温度控制在1350-1450°C； 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； 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； 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。
14.如权利要求13所述的磨辊的制备方法，其特征在于: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、V 8C7与基体的融合层。
15.如权利要求14所述的磨辊的制备方法，其特征在于:在步骤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，L = kTlogt1/2+b0其中: L一一梯度复合涂层的总厚度(μ m)， k 是常数，取值为0_1，k ^ O, T--保温温度(K)， t 保温时间(s)， b0一一初始厚度(ym)，即铁液浇注后与钒板之间形成的复合层的厚度。
16.如权利要求13-15之一所述的磨辊的制备方法，其特征在于:所述步骤I)中，表面处理的步骤如下: 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； 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； 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。
17.如权利要求13-16之一所述的磨辊的制备方法，其特征在于:所述步骤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 %。
18.如权利要求13-17之一所述的磨辊的制备方法，其特征在于:所述步骤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_10h。
19.如权利要求13-18之一所述的磨辊的制备方法，其特征在于:所选灰口铸铁基体为HT100、HT150、HT200、HT250、HT300 或 HT350，含碳量为 2.7-3.6%0
20.如权利要求13-19之一所述的磨辊的制备方法，其特征在于:所述保护气为氩气或氮气，气体流量为5-8ml/min。
21.如权利要求13-20之一所述的磨辊的制备方法，其特征在于:所述步骤6)中的热处理工序为:在800-550°C左右进行热处理，基体为珠光体组织，或者，在220-550°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。
【专利摘要】本发明提供一种磨辊，其辊体表面具有一种碳化物涂层，而辊芯为灰口铸铁基体，并且提供一种用于获得上述磨辊的制备方法。所述碳化物涂层，包括V2C致密陶瓷层，还可进一步包括微米V8C7致密陶瓷层及V8C7与基体的融合层。所述V2C致密陶瓷层、微米V8C7致密陶瓷层及V8C7与基体的融合层依次呈梯度分布。碳化物涂层与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，大幅度提高了磨辊辊体表面的耐磨性能。
【IPC分类】C21D9-38, B02C15-00, C23C8-64, B22D19-00, B22D13-02
【公开号】CN104525887
【申请号】CN201410657916
【发明人】许云华, 叶芳霞, 梁淑华, 燕映霖, 钟黎声, 赵娜娜, 任冰, 邹军涛, 肖鹏
【申请人】西安理工大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月18日