高铬铸铁-低碳钢双金属板式复合材料及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于双金属复合材料技术领域，涉及一种高铬铸铁-低碳钢双金属板式复合材料，本发明还涉及高络铸铁-低碳钢双金属板式复合材料的制造方法。
【背景技术】
[0002]如今，耐磨材料已经被广泛的应用于工业生产的各个领域；而随着科学技术和现代工业的高速发展，由于金属磨损所引起的能源和金属材料的消耗量大量增加，所造成的经济损失是相当惊人的，因此，研究、发展耐磨材料，以减少金属磨损，对国民经济的发展有着重要的意义。
[0003]尚络铸铁具有极尚的耐磨特性，其硬度很尚，是一种性能优良而受到特别重视的耐磨材料，应用日益广泛，使用领域已从最初的水泥、煤电，发展到矿山、隧道及疏浚等工况严酷、检修不便的场合。
[0004]与传统的热乳热处理钢相比，高铬铸铁耐磨板大大的延长了设备的使用周期，但是由于高铬铸铁韧性很低，这就在一定程度上限制了高铬铸铁在大冲击和大应力情况下的使用。
[0005]为了节约材料，充分利用各种材料的物理、化学和力学性能，人们开始把目光转向双金属复合材料的研制。选用塑性好、韧性好、耐冲击的低碳钢板作为基板，将高硬度、高耐磨性的高铬铸铁板作为复板，复合成双金属复合材料，该双金属复合材料能发挥两种不同金属材料的优点，使材料具备特殊的性能，以适应各种恶劣工况，能够延长部件的使用寿命，综合经济效益良好，很值得推广应用及进行深入研究，并扩宽其应用领域；但是，由于基板与复板选用的是两种物理、化学以及力学性能差异很大的材料，不易进行两种材料的复合，在复合界面上存在很多的组织缺陷，严重影响材料的性能。
【发明内容】
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[0006]本发明的目的在于提供一种高铬铸铁-低碳钢双金属板式复合材料，实现高硬度、高耐磨性及韧性的有机结合，制造出的双金属板式复合材料具有良好的耐磨性及韧性。
[0007]本发明的另一目的在于提供高铬铸铁-低碳钢双金属板式复合材料的制造方法。
[0008]本发明所采用的第一种技术方案是，高铬铸铁-低碳钢双金属板式复合材料，由高铬铸铁板和低碳钢板通过爆炸焊接复合而成，高铬铸铁板复合于低碳钢板的上部。
[0009]本发明第一种技术方案的特点还在于:
[0010]低碳钢板作为基板，低碳钢板的尺寸如下:
[0011 ]厚度为 5mm ?40mm，宽度为 10mm ?400mm，长度为 500mm ?2000mm ；
[0012]低碳钢板由低碳钢制成，低碳钢的组分如下:
[0013]含碳量为0.10 %?0.30 %，其余组分为Fe。
[0014]高铬铸铁板作为复板，高铬铸铁板的尺寸如下:
[0015]厚度为3mm ?14mm，宽度为 10mm ?400mm，长度为 500mm ?2000mm ；
[0016]尚络铸铁板由尚络铸铁制成，尚络铸铁的组分具体如下:
[0017]C:3.0%?4.0%，Mn:0.7%?1.0%，Si:0.3%?0.8%，Cr:20%?40%，Mo:2.5%?3.0%, S<0.05%, P<0.1%。
[0018]本发明所采用的第二种技术方案是，高铬铸铁-低碳钢双金属板式复合材料的制造方法，具体按照以下步骤实施:
[0019]步骤1、制造尚络铸铁板；
[0020]步骤2、对经步骤I制造出的高铬铸铁板进行表面喷砂处理；
[0021]步骤3、取低碳钢板，对低碳钢板进行表面处理；
[0022]步骤4、将经步骤2处理后的高铬铸铁板与经步骤3得到的低碳钢板进行爆炸焊接处理，得到高铬铸铁-低碳钢双金属板式复合材料。
[0023]本发明第二种技术方案的特点还在于:
[0024]步骤I具体按照以下步骤实施:
[0025]步骤1.1、选取高铬铸铁；
[0026]高铬铸铁的牌号为KMTBCr26⑶；
[0027]步骤1.2、将经步骤1.1选取的高铬铸铁经电炉冶炼，制造出厚度为3mm?14mm、宽度为10mm?400mm，长度为500mm?2000mm的高络铸铁板。
[0028]步骤1.2中电炉采用的是5t中频感应电弧炉冶炼高铬铸铁，炉衬选用酸性或碱性炉衬。
[0029]步骤2具体按照以下步骤实施:
[0030]步骤2.1、取磨料，磨料采用的是铸铁砂，其平均粒径为0.5mm?1.5mm之间；
[0031]步骤2.2、将经步骤I制备出的高铬铸铁板冷装入炉内，并随炉缓慢升温，升温速率为4°C /min?6°C /min，升至50°C?80°C后利用喷砂机开始进行喷砂处理。
[0032]在步骤2.2中喷砂处理过程中:
[0033]将喷砂机的喷嘴和高铬铸铁板表面保持10mm?300mm的距离，且喷砂机的喷嘴和高铬铸铁板表面的角度控制在10°?30°范围内。
[0034]步骤3具体按照以下步骤实施:
[0035]步骤3.1、取低碳钢板，低碳钢板的尺寸为:厚度为5mm?40mm，宽度为10mm?400mm，长度为500mm?2000mm，将低碳钢板作为基板；
[0036]步骤3.2、先使用砂带打磨机对经步骤3.1中的低碳钢板进行打磨，清除表面杂物的同时保持低碳钢板表面的粗糙度为Ral.6，完成对低碳钢板的表面处理。
[0037]步骤4具体按照以下步骤实施:
[0038]步骤4.1、将经步骤3表面处理后的低碳钢板放置于底座上，将经步骤2得到的高铬铸铁板过支撑物支撑于低碳钢板的上方；
[0039]底座用于平整的放置低碳钢板，且尺寸大于低碳钢板的尺寸；
[0040]支撑物的高度为6cm?12cm ；
[0041]步骤4.2、经步骤4.1设置好低碳钢板和高铬铸铁板的相对位置后，在高铬铸铁板的上表面平铺并粘贴4mm?7mm厚的缓冲保护层；
[0042]缓冲保护层的物质是黄油或者油毡；
[0043]步骤4.3、经步骤4.2后，将炸药采用台阶式梯度布药方式分布于缓冲保护层的表面，使单位面积装药量从高铬铸铁板的中心向两端呈梯度依次降低；
[0044]炸药的用量范围为1.125g/cm3?1.345g/cm 3；
[0045]步骤4.4、通过雷管引爆炸药，在制动压力下，高铬铸铁板与低碳钢板之间就牢固结合在一起，获得高铬铸铁-低碳钢双金属板式复合材料；
[0046]步骤4.5、对经步骤4.4得到的高铬铸铁-低碳钢双金属板式复合材料进行表面碱洗清洁处理，完成高铬铸铁-低碳钢双金属板式复合材料的制造。
[0047]本发明的有益效果在于:
[0048](I)本发明高铬铸铁-低碳钢双金属板式复合材料的制造方法中，选用塑性及韧性良好、耐冲击的低碳钢板，高硬度、高耐磨性的高铬铸铁板，通过在低碳钢板上覆盖一层一定厚度的高铬铸铁，实现高硬度、高耐磨性及韧性的有机结合，充分解决了高硬度和高韧性材料难以调和的矛盾，使两种材料的性能优势发挥到最佳程度。
[0049](2)采用本发明高铬铸铁-低碳钢双金属板式复合材料的制造方法制备出的双金属板复合材料具有良好的韧性(可以进行弯折)和耐磨性。
[0050](3)本发明高铬铸铁-低碳钢双金属板式复合材料的制造方法中，低碳钢板和高铬铸铁板之间采用爆炸焊接工艺进行复合，其复合界面为完全的冶金结合，结合强度高；爆炸焊接工艺，其作用时间短，不必担心发生界面反应，可避免界面处脆性金属间化合物的生成；爆炸焊接可进行大面积的焊接，是其独特的优势；爆炸焊接不改变材料成分及状态，可根据实际需要，将材料在复合以前单独处理成最佳状态爆炸焊接复合板具有很高的结合强度和加工性能，能经受后续多种多次的冷、热加工。
[0051](4)本发明高铬铸铁-低碳钢双金属板式复合材料的制造方法中采用的爆炸焊接工艺本身也比较简单、成本适中，对材料的适用性强，它可使熔点、强度、热膨胀系数等性能差异极为悬殊的金属组合实现牢固结合，从而在很大程度上扩展了现有金属(合金)的性能及应用范围。
【附图说明】
[0052]图1是本发明高铬铸铁-低碳钢双金属板式复合材料的制造方法中进行爆炸焊接的示意图。
[0053]图中，1.雷管，2.炸药，3.缓冲保护层，4.高铬铸铁板，5.支撑物，6.低碳钢板，
7.底座。
【具体实施方式】
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[0054]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0055]本发明高铬铸铁-低碳钢双金属板式复合材料，如图1所示，由高铬铸铁板4和低碳钢板6通过爆炸焊接复合而成，