一种多层耐磨复合金属板及其制备方法与流程

本发明属于复合金属板领域，具体涉及一种多层耐磨复合金属板及其制备方法。

背景技术：

矿山生产设备中，落料斗、溜槽等部件由于长期在冲击、摩擦等工况下工作，常规耐磨板在使用一段时间后即会出现磨损严重、影响正常生产的问题。这类部件的寿命低、更换频繁，还会影响日常生产的持续性，导致维修成本、生产成本居高不下。

提供性能优良的耐磨板在矿山生产设备中具有重要的应用价值。公告号为cn202074220u的中国专利公开了一种合金耐磨衬板，包括基板和高铬合金耐磨层，基板和高铬合金耐磨层形成双金属复合，基板一般为普通低碳钢或者低合金钢，其在工作时提供耐磨板整体的强度、韧性和塑性等综合性能，而高铬合金耐磨层提供满足指定工况需求的耐磨性能。

现有双金属复合耐磨板在耐磨层磨损后，基板会很快发生磨损，导致现有双金属复合耐磨板的使用寿命仍有待提高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多层耐磨复合金属板，从而解决现有耐磨板的使用寿命低的问题。

本发明还提供了上述多层耐磨复合金属板的制备方法，从而解决现有耐磨板的制备方法所得耐磨板的使用寿命低的问题。

为实现上述目的，本发明的多层耐磨复合金属板所采用的技术方案是：

一种多层耐磨复合金属板，包括在上下方向上复合的多个耐磨单元，所述耐磨单元包括上下复合的合金耐磨层和高锰钢层。

本发明提供的多层耐磨复合金属板，主要是利用矿山设备耐磨板长期承受冲击、摩擦的工况进行结构设计，以合金耐磨层和高锰钢层形成耐磨单元，合金耐磨层提供基础耐磨性能，高锰钢层为普通耐磨层，上层的合金耐磨层在冲击、摩擦的工况下使用时，下层的高锰钢层具有自强化效应，这样在上层的合金耐磨层磨损后，高锰钢层的硬度和强度已经提高，具有良好的耐磨性，而位于另一耐磨单元中的普通耐磨层仍具有良好的韧性，从而使复合金属板整体保持良好的强韧性组合，既满足了相关部件的使用要求，还可以显著延长耐磨板的使用寿命，减少维修工时和停机损失，降低综合成本，具有较高的推广应用价值。

耐磨单元的数目对耐磨板整体的使用寿命有直接影响，耐磨单元的数量越多，虽然可以延长使用寿命，但复合金属板的成形难度将会增加，综合成本较高。从服役寿命和综合成本出发，优选的，所述耐磨单元的数目为两个。采用两个耐磨单元的复合金属板，在使用时可从表层至底层形成了强度逐渐降低、韧性逐渐增加的良好强韧性组合，不仅综合成本低，而且使用寿命高。

从耐磨板的耐磨性、强度、韧性等综合性能出发，优选的，合金耐磨层的厚度为10～30mm，高锰钢层的厚度为10～30mm。

合金耐磨层可直接采用现有的耐磨合金，从成本及耐磨性能方面综合考虑，优选的，所述合金耐磨层为高cr合金。为进一步降低成本和提高耐磨性，进一步优选的，所述高cr合金的质量百分比组成为：c1.5％～2.0％、si≤0.5％、mn≤0.5％、cr12.0％～14.0％、mo2.0％～3.0％、v0.3％～0.6％、余量为fe。

相邻合金耐磨层与高锰钢层之间的冶金复合可采用如背景技术所涉专利的堆焊方式，这里为了进一步提高合金耐磨层的性能，提高使用寿命，优选的，相邻合金耐磨层与高锰钢层之间钎焊复合。通过钎焊复合方式，可避免堆焊复合方式在耐磨层上出现的大量均匀分布的裂纹，进而有利于提高合金耐磨层、耐磨板整体的使用寿命。

本发明的多层耐磨复合金属板的制备方法所采用的技术方案是：

一种多层耐磨复合金属板的制备方法，包括合金耐磨层和高锰钢层上下复合制备耐磨单元以及多个耐磨单元在复合金属板厚度方向上复合的步骤。

本发明的多层耐磨复合金属板的制备方法，制备工艺简单，生产成本低，制造出的多层耐磨复合金属板的使用寿命高，可广泛用于各种需要耐磨的工况，推广应用前景良好。

可以通过以下钎焊方式实现多层耐磨复合金属板的一次性焊接，来减少各层之间的应力，避免堆焊产生的裂纹，从而进一步提高耐磨板整体的使用寿命。优选的，在相邻合金耐磨层和高锰钢层之间均匀铺设钎料，一次性钎焊即得。

附图说明

图1为本发明的多层耐磨复合金属板实施例1的结构示意图；

图中，1-第一高锰钢层，2-第一高cr合金耐磨层，3-第二高锰钢层，4-第二高cr合金耐磨层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

以下实施例中，高cr合金的质量百分比组成为：c1.5％～2.0％、si≤0.5％、mn≤0.5％、cr12.0％～14.0％、mo2.0％～3.0％、v0.3％～0.6％、余量为fe。其可按照现有铸造工艺预制成高cr合金板。

钎焊作业时，由于钎焊需要将焊料加热至一定温度熔化，为实现更好的钎焊效果，可选择银基钎料进行钎焊，其加热温度较低，不会因为焊接加热而大幅度降低耐磨复合金属板的强度和硬度。一般而言，钎料的铺设厚度为0.1～1.8mm。钎焊时的温度为550～680℃，加热时间为20～30min。

高锰钢层所用的高锰钢的型号为mn13-1或mn13-5，根据成本及工况进行选用。

本发明的多层耐磨复合金属板的实施例1，结构示意图如图1所示，包括由内到外(厚度方向上由下至上)依次复合的第一高锰钢层1、第一高cr合金耐磨层2、第二高锰钢层3、第二高cr合金耐磨层4，各层之间钎焊连接，第一高锰钢层1、第一高cr合金耐磨层2、第二高锰钢层3、第二高cr合金耐磨层4的厚度分别为15mm、10mm、15mm、10mm。

本发明的多层耐磨复合金属板的实施例2，包括由内到外(厚度方向上由下至上)依次复合的第一高锰钢层、第一高cr合金耐磨层、第二高锰钢层、第二高cr合金耐磨层，各层之间钎焊连接，第一高锰钢层、第一高cr合金耐磨层、第二高锰钢层、第二高cr合金耐磨层的厚度分别为20mm、15mm、20mm、15mm。

本发明的多层耐磨复合金属板的制备方法的实施例1，对多层耐磨复合金属板实施例1的制备进行说明，采用以下步骤：在内到外方向上依次设置第一高锰钢层、第一高cr合金耐磨层、第二高锰钢层、第二高cr合金耐磨层，在相邻的高锰钢层和高cr合金耐磨层之间均匀铺设钎料，钎料为银基钎料(型号为bag40cuzncdni)，铺设厚度为0.5～0.8mm，在610±20℃进行一次性钎焊连接，即得。

本发明的多层耐磨复合金属板的制备方法的实施例2，对多层耐磨复合金属板实施例2的制备进行说明，采用以下步骤：在内到外方向上依次设置第一高锰钢层、第一高cr合金耐磨层、第二高锰钢层、第二高cr合金耐磨层，在相邻的高锰钢层和高cr合金耐磨层之间均匀铺设钎料，钎料为银基钎料(型号为bag40cuzncdni)，铺设厚度为0.9～1.2mm，在610±20℃进行一次性钎焊连接，即得。

对比例1

将相同规格的高锰钢层和高cr合金耐磨层通过钎焊焊接在一起形成双金属复合板，钎料及钎焊条件与多层耐磨复合金属板的制备方法实施例1相同。

试验例

本试验例考察实施例1的四层耐磨复合金属板与对比例1的双金属复合板在相同工况下的使用寿命，将其用作矿山设备衬板，结果表明，对比例1的双金属复合板的使用寿命为1～2个月，实施例1的多层耐磨复合金属板的使用寿命达到3～4个月，为双金属复合板使用寿命的1.5倍以上，因而非常适用于矿山设备耐磨部件(如矿山设备衬板、磨料输送板等)的使用，可减少维修工时和停机损失，应用前景良好。

在本发明的多层耐磨复合金属板的其他实施中，耐磨单元的数目可以为三个以上；高锰钢层、高cr合金耐磨层的厚度可以依据实际情况进行调整；可以使用其他耐磨合金材料替换高cr合金。在多层耐磨复合金属板的制备过程中，也可使用其他不影响钎焊效果的钎料(如bag-1、bag-7银基钎料)连接各层，具体钎焊温度可依据所选择钎料确定。在多层耐磨复合金属板制备时，也可通过钎焊制备耐磨单元，然后再利用钎焊实现多个耐磨单元在复合金属板厚度方向上的复合。