专利名称：复合合金耐磨工件及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以中碳钢或低碳钢为基材，在基材的工作面上用冶金重熔技术使之形成复合合金耐磨工件及其制作方法。
目前水泥厂、矿山、化工厂使用的球磨机内衬板、粉碎机锤头、滑块、轴套或者糖厂甘蔗撕解机上的刀片等工件、工具，有的采用整体高锰钢、高铬钢铸成，有的在碳钢中加入硅、镍、钼、钴等耐磨元素，还有的加入稀土元素，以改善中、低碳钢的特性，也有的在工件的工作面镶嵌硬质合金，例如粉碎机锤头、甘蔗撕解机刀片等，上述的工件中各有优点，但也分别存在一些缺点，如整体铸成的合金钢工件较脆、韧性差、易断裂；镶嵌硬质合金块的工件工作一段时间后易脱落；加工工艺复杂，成本也较高。
中国专利CN1140205也公开了“一种中碳合金耐磨钢”，其材质化学成份及含量为Co0．45-0．65，Si0．3-0．8，Mn0．4-1．0，Cr4．0-5．5，Mo0．3-0．8，V0．2-0．5，Re0．02-0．05，P．S≤0．04，其余为Fe，这种耐磨钢可用于一些工件；另一份中国专利CN1013601公开了一种硬质耐磨合金，其成份和含量为C2．5-3，Mn0．5-1．3，Si0．3-1．3，Cr25-30，Mo2．0-2．5，V0．4-1．0，B3．0-4．0，将这种铁合金放入需复合内壁衬里的管状工件内，加热使铁合金重熔并旋转工件，进行熔化合金与工件的离心复合。
上述两份公开文献的合金元素成份较复杂，冶炼过程工艺不易掌握，制作工件的成本较高，应用有一定难度，而且适应性不广。
本发明的目的是提供一种能克服上述背景技术的一些不足之处，具有韧性好，工件工作面硬度高，耐磨、制作方法简单的复合合金耐磨工件。
本发明的技术方案是，使用普通中碳钢或低碳钢作为基材，先加工成所需机械的工件或工具、部件等，然后选用高铬高碳合金，采用3000-4000℃的高温直接在工件工作表面上进行冶金重熔技术加工，该冶金重熔技术可以采用在加工好的工件或工具上放上一层高铬高碳合金，用碳棒或高温电极电弧熔化得到；或者将高铬高碳合金做成电焊条，直接在工具或工件上堆焊上去，使工件表面形成3-8mm厚度的渗透层，自然冷却后，就可得到具有柔韧性基材，而工作面硬度达到HRC=58-64℃，抗冲击值αk=80-90J／cm2，表面工作温度≤1200℃的复合合金耐磨工件。
本发明高铬高碳合金的成份和含量为Cr45-65％，C4．5-6．0％，W、Si、Ni、Mn、B的总含量为0．5-6．5％，S、P≤0．04％，其余为基材中参与反应的Fe。经冶金重熔技术附着于中碳钢或低碳钢表面3-8mm，其金相组织的微观状态为一次碳化物+共晶体+马氏体+残余奥氏体等组织。
作基材的中碳钢或低碳钢为20-45#钢。
按上述复合合金的成份和含量以及制作方法处理中碳钢或低碳钢为基材的工件工作面，得到的重熔合金工件，与已有技术相比，具有的突出的实质性特点和显著的进步为1．由于基材采用延展性、柔韧性好的中低碳钢，而工作面采用高铬高碳耐磨重熔合金层，使工件既有柔韧性，又有耐磨性，工件工作时不易折断，其表面硬度HRC达到58-64°，韧性达到αk=80-90J／cm2，而且降能耗达到5-10％，提高效率10％，延长了寿命。
2．本发明的技术可广泛应用于矿山、冶金、建材、化工等行业的球磨机、破碎机衬板、锤头、各种铲车铲板、搅拌机或送浆机叶轮、刮板、螺旋机绞龙、轴辊、轴套、刀片等工具，工件的表面处理，适应性广、工艺不复杂，中小型铸造厂都可实施。
3．本发明的耐磨合金冶金重熔工件、工具比普通碳素钢工件可延长寿命30倍，比碳化钨焊条堆焊层延长耐磨寿命6-12倍，但制造成本比相同重量的优质昂贵的高铬高镍合金、稀土合金、碳化钨合金等降低50％以上。
4．本发明的耐磨工件不仅适合新机器上的工件、部件、工具，也适合旧工件、工具的修复，即将旧工件拆换下来后，只要形状、结构不损坏，采用重熔法处理，仍可重新使用，这样就为工厂节约了成本、提高了效益。
以下是
具体实施例方式实施例一选取35#铸钢，加工成水泥球磨机衬板，然后将含Cr50％，C5％，B、Si、Ni、Mn总量为1．8％，P、S≤0．04％的铁合金，以3500℃碳弧焊，直接在衬板的工作面上重熔一层厚4毫米的合金层，得到重熔衬板，该衬板与原使用高锰钢衬板比较，产量增加13％，单位电耗省3．5KW／t，三年共累计节电46．2万KWh，节省衬板7．2吨，增产水泥利润85万元。
实施例二选取30#铸钢，加工成矿山球磨机衬板，然后将含Cr55％，C6．5％，B、W．Si、Ni、Mn总量为6％，P．S≤0．04％的耐磨合金，以3800℃高温直接在30#铸钢上重熔一层3-8mm的合金层，该衬板比使用高锰钢衬板可延长寿命5倍，增加产量10％。
实施例三选取A3钢板，加工成糖厂甘蔗撕解机刀片，然后将含Cr55％、C4％、W、Si、Ni、B、Mn总量为1％，P、S≤0．04％的合金，做成焊条，以3000℃电源在刀片工作面上用碳弧重熔一层3-5mm的合金，该刀片比普通碳钢材料的刀片耐磨性能提高约30倍，比用碳化钨焊条堆焊的刀片提高寿命6-12倍，可使用2个榨季。而现在糖厂均用碳化钨堆焊，1-3个月即要更换。
实施例四，用35#铸钢，做成粉碎机锤头，再将含Cr65％，C5％，W、Si、Ni、B、Mn总量为2％，P、S≤0．04％的合金，以3200℃碳弧焊在工作面上重熔一层5-10mm的合金，该锤头比ZGMn13高锰钢锤头使用寿命长3倍，硬度达HRC60°，耐冲击力为90J／cm2。
以下是本发明附图实施例。
附
图1是复合合金耐磨衬板主视图；图2是图1的俯视图；图3是糖厂甘蔗撕解机刀片示意图。
从图1、图2中看到，耐磨衬板在衬板主体1上的工作面处只需渗透一层重熔耐磨合金2，这层合金为6-8mm足够。
图3中，糖厂甘蔗撕解机也是在刀片主体1的工作面上用高温碳弧熔化或堆焊高铬高碳复合合金即可，这层铁合金为3-6mm。
权利要求
1．一种复合合金耐磨工件，由普通中碳钢或低碳钢基材及工作面重熔的高铬高碳合金组成，其特征在于高铬高碳合金的成份和含量为Cr 45-65％，C 4．5-6．0％，W、Si、Ni、B、Mn的总含量为0．5-6．5％，S、P≤0．04％，其余为Fe，中碳钢或低碳钢为20-45#钢。
2．一种如权利要求1所述的复合合金耐磨工件的制作方法，其特征在于先选取中碳钢或低碳钢加工成工件，然后将高铬高碳合金用3000-4000℃高温冶金重熔技术使工件表面形成3-8mm厚度的渗透层得到。
3．根据权利要求2所述的复合金属耐磨工件的制作方法，其特征在于高温冶金重熔技术为碳棒或高温电极电弧熔化。
4．根据权利要求2所述的复合金属耐磨工件的制作方法，其特征在于高温冶金重熔技术为将高铬高碳材料做成电焊条、或者块状、粒状合金，然后在工件或工具上堆焊或重熔。
5．一种如权利要求1所述的复合合金耐磨工件，其特征在于它作为球磨机衬板中的应用。
6．一种如权利要求1所述的复合合金耐磨工件，其特征在于它作为糖厂甘蔗撕解机刀片中的应用。
全文摘要
本发明提供了一种由普通碳钢为基材,工作面重熔有一层高铬高碳合金的耐磨工件以及该工件的制作方法,其高铬高碳合金的成份和含量为Cr45—65%,C4.5—6.0%,Si、Ni、Mn、B、W等总含量0.5—6.5%,S、P≤0.04%,其余为Fe,制作方法是先将碳钢按图纸要求加工成工件,再于工件工作表面上直接重熔3—8mm合金层得到,用本方法制得的工件耐磨、耐冲击、制造成本低,提高了工作效率和经济效益。
文档编号C23C26/02GK1290600SQ0013112
公开日2001年4月11日 申请日期2000年11月4日 优先权日2000年11月4日
发明者黄超, 田文祥 申请人:黄超