一种复合耐磨衬板、制造其的耐磨合金以及制造其的方法
【专利摘要】本发明公开了一种复合耐磨衬板，本发明还公开一种制造复合耐磨衬板的耐磨合金以及一种制造复合耐磨衬板的方法，该复合耐磨衬板由耐磨层和基层复合而成，其中耐磨层采用的耐磨合金由Cr、C、Si、Mn、S、P、Mo、Ni、Cu、Re和Fe混合而成，而该复合耐磨衬板的制造方法，主要是耐磨层和基层的材质分炉熔炼，然后再浇铸成型，该结构的复合耐磨板耐磨性好，使用该方法制造的复合耐磨衬板复合层之间粘合度高，大大提高复合耐磨衬板的使用寿命。
【专利说明】一种复合耐磨衬板、制造其的耐磨合金以及制造其的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铸造【技术领域】，特别涉及一种复合耐磨衬板，本发明还涉及一种制造 复合耐磨衬板的耐磨合金以及一种制造复合耐磨衬板的方法。
【背景技术】
[0002] 耐磨衬板是指耐磨钢板通过切割、卷板变形、打孔和焊接等生产工艺加工而成各 种耐磨衬板。耐磨衬板广泛使用在许多领域中，尤其对于粉碎铁矿石、铝矿石、金矿石粉碎 劣质煤、无烟煤等难粉碎的材料，对耐磨衬板的耐磨性、耐冲击性要求很高，一般采用的衬 板是由单一的金属材质制成，韧性良好，耐磨性差。
[0003] 为加强衬板的耐磨性，研发了双金属复合耐磨衬板，以提高耐磨衬板的性能，同时 降低成本。但是双金属复合耐磨衬板的金属选材、复合形式不同，其性能也千差万别。
[0004] 现有的双金属复合耐磨衬板大多是采用焊接或粘接的方法将耐磨材料固定在基 体上的，这种用焊接或粘接固定耐磨材料的方法，由于结合强度不高和耐磨材料之间存在 间隙等缺陷，容易造成耐磨材料脱落，严重影响其使用寿命。如用传统的铸造工艺方法来 将二者结合在一起，因为耐磨材料一般与基体材料的物理性质差别较大，会出现基体材料 熔化后，耐磨材料由于熔点较高和密度较低，总是浮在熔化了的基体材料顶面这种现象，因 此，现有的铸造工艺方法无法将二者均匀地结合在一起。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种提高耐磨性的复合耐磨衬板，为此本发明 还提供了一种制造复合耐磨衬板的耐磨合金以及一种制造复合耐磨衬板的方法，以解决现 有技术中导致的上述多项缺陷。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种复合耐磨衬板，由耐磨层和基 层复合而成，耐磨层由耐磨合金制成，基层由高韧性钢制成。
[0007] 优选的，所述耐磨合金由Cr、C、Si、Mn、S、P、Mo、Ni、Cu、Re和Fe混合而成。
[0008] 优选的，所述高韧性钢为CA6WV、Cr4W2MoV或Crl2中的一种。
[0009] -种制造复合耐磨衬板的耐磨合金，所述耐磨合金中成分的重量百分比如下：Cr (14.0-25.0)W%、C (2. 0-4.0) W%、Si (0.3-1. 2) W%、Μη (0.3-0. 8) W%、S (0-0.015) W%、P (0-0.015)W%、Mo (0.2-2. 0)W%、Ni (0-1.0) W%、Cu (0.3-1. 2) W%、Re (0.2-0. 4) W%，余量 为Fe。
[0010] 一种使用耐磨合金制造复合耐磨衬板的方法，包括如下步骤：
[0011] 1)配料，制备耐磨合金的配料；
[0012] 2)入炉熔炼，耐磨合金和高韧性钢分开熔炼；
[0013] 3)钢水浇铸，先将耐磨合金钢水浇注至型腔内，再将高韧性钢钢水浇注至型腔 内；
[0014] 4)铸件表面处理，打掉浇冒口，清理残根、飞边、毛刺；
[0015] 5)铸件热处理，进行淬火、回火处理。
[0016] 优选的，所述步骤1)中，耐磨合金中成分的重量百分比如下：Cr (14-15. 8)W%、 C (2.0-3. 2) W%、Si (0.3-1. 2) W%、Mn (0.3-0. 8) W%、S (0-0.015) W%、P (0-0.015) W%、Mo (0.2-2.0)W%、Ni (0-1.0) W%、Cu (0.3-1. 2) W%、Re (0.2-0. 4) W%，余量为 Fe。
[0017] 优选的，所述步骤2)中，甲炉熔炼耐磨合金1500°C出炉，进A浇包；乙炉熔炼高韧 性钢1700°C出炉，进B浇包。
[0018] 优选的，所述步骤3)中，包括如下步骤：
[0019] 1)准备好合适的铸模，A浇包静置，待冷却至1400°C后，通过下层浇铸系统向型腔 烧注，至理论高度-lcm ;
[0020] 2)冷却1-3分钟，型腔浇注体表面温度冷却至1200±30°C，B浇包通过上层浇铸 系统浇注至理论高度；
[0021] 3 ) A浇包进行补浇，直至充满整个冒口；
[0022] 4)冒口覆盖保温剂延时补缩。
[0023] 优选的，所述步骤5)中，包括如下步骤：
[0024] 1)调配淬火液；
[0025] 2)铸件分散装炉，阶段长时间（12-20小时）升温至900-1000°C之间；
[0026] 3)保温6小时以上出炉，在静止空气中静置5分钟后，淬入搅拌均匀的淬火液中， 压缩空气搅拌5小时以上；
[0027] 4)待铸件冷却至500°C左右，再静置空气中继续冷却至常温，进炉回火 (150-250°C)时间（3-6 小时）；
[0028] 5)出炉后冷却至常温。
[0029] 优选的，所述淬火液中成分的重量百分比如下：聚醚（18 % -35 % )W%、三乙醇胺 (3% -7%) W%、苯甲酸钠（1. 5% -2. 8%)W%、消泡剂（0· 05% -0· 5%) W%，余量水。
[0030] 采用以上技术方案的有益效果是：本发明结构的复合耐磨衬板采用双金属层结 构，由耐磨层和基层复合而成，耐磨层由耐磨合金制成，基层由高韧性钢制成，该耐磨复合 板适用于磨损极为严重的环境，复合耐磨衬板还具有高硬材料和韧性材料的双重性能，它 与其他工程抗磨材料如各种合金钢板、铸造耐磨板、铸石、橡胶、聚氨脂等相比，具有不可替 代的综合优异性能。
[0031] 本发明涉及的制造复合耐磨衬板的耐磨合金中成分的重量百分比如下：Cr (14-20)W%、C (2. 0-3. 2)W%、Si (0· 3-1. 2)W%、Mn (0· 3-0. 8)W%、S (0-0· 015)W%、P (0-0· 015) W%、Mo (0.2-2. 0)W%、Ni (0-1.0) W%、Cu (0.3-1. 2) W%、Re (0.2-0. 4) W%，余量为 Fe，其金 相组织中Cr7C3碳化物的体积分数达到50%以上，宏观硬度为HRC56-62,碳化铬的硬度为 HV1400-1800,由于碳化物成于磨损方向相垂直分布，即使与同成分和硬度的铸造合金相比 较，耐磨性能提高一倍以上。
[0032] 本发明涉及的使用耐磨合金制造复合耐磨衬板的方法，制备工艺简便，生产效率 高，产品成品率高，超过98%，复合耐磨衬板复合层无气孔、夹杂、缩松和裂纹等铸造缺陷，复 合层结合良好，复合层结合强度高，超过了高韧性钢的抗拉强度，复合耐磨衬板具有良好的 使用效果，使用安全、可靠，使用中无开裂、断裂和剥落现象出现，相同使用条件下，其使用 寿命比单层高锰钢衬板提高6-8倍。
【专利附图】
【附图说明】
[0033] 图1是本发明一种复合耐磨衬板的结构示意图；
[0034] 图2是本发明一种使用耐磨合金制造复合耐磨衬板的方法中使用铸模的结构示 意图。
[0035] 其中，1-耐磨层、2-基层、3-铸模、4一型腔、5-上层浇铸系统、6-下次浇铸 系统、7-冒口。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
[0037] 图1出示本发明一种复合耐磨衬板的【具体实施方式】：该复合耐磨衬板由耐磨层1 和基层2复合而成，耐磨层1由耐磨合金制成，基层2由高韧性钢制成，耐磨合金由Cr、C、 Si、Μη、S、P、Mo、Ni、Cu、Re 和 Fe 混合而成。该高韧性钢为 CA6WV、Cr4W2MoV 或 Cr 12 中的一 种。
[0038] 本发明涉及一种制造复合耐磨衬板的耐磨合金，所述耐磨合金中成分的重量百分 比如下：Cr (14. 0-25. 0)W%、C (2. 0-4. 0)W%、Si (0· 3-1. 2)W%、Mn (0· 3-0. 8)W%、S (0-0· 015) W%、P (0-0· 015) W%、Mo (0· 2-2. 0) W%、Ni (0-1. 0) W%、Cu (0· 3-1. 2) W%、Re (0· 2-0. 4) W%， 余量为Fe。
[0039] 主要对C的重量百分比进行试验，试验试验数据见下表，当耐磨合金中成分的重 量百分比如下：18%Cr、2. 8%C、0. 6%Si、0. 5%Mn、0. 012%S、0. 01%P、1. 8%M〇、0. 8%Ni、0. 8%Cu、 0. 3%Re，余量为Fe，该组分的耐磨合金相关性能指标：硬度为62 (HRC)、冲击韧性为3. 8ak (J/cm2)、抗拉强度为640 (KH)为最优值，为优选的实施方式。
[0040]
【权利要求】
1. 一种复合耐磨衬板，其特征在于：由耐磨层和基层复合而成，耐磨层由耐磨合金制 成，基层由高韧性钢制成。
2. 根据权利要求1所述的复合耐磨衬板，其特征在于：所述耐磨合金由Cr、C、Si、Μη、 S、P、Mo、Ni、Cu、Re 和 Fe 混合而成。
3. 根据权利要求1或2所述的复合耐磨衬板，其特征在于：所述高韧性钢为CA6WV、 Cr4W2MoV 或 Crl2 中的一种。
4. 一种制造权利要求1至3任意一项所述的复合耐磨衬板的耐磨合金，其特征在于： 所述耐磨合金中成分的重量百分比如下：Cr (14-15. 8) W%、C (2. 0-3.2) W%、Si (0.3-1. 2) W%、Mn (0.3-0. 8) W%、S (0-0.015) W%、P (0-0.015) W%、Mo (0.2-2. 0)W%、Ni (0-1.0) W%、 Cu (0.3-1.2)W%、Re (0.2-0.4)概，余量为卩6。
5. -种使用权利要求2或3所述的耐磨合金制造复合耐磨衬板的方法，其特征在于： 包括如下步骤： 1) 配料，制备耐磨合金的配料； 2) 入炉熔炼，耐磨合金和高韧性钢分开熔炼； 3) 出炉浇铸，先将耐磨合金钢水浇注至型腔内，再将高韧性钢钢水浇注至型腔内； 4) 铸件表面处理，打掉浇冒口，清理残根、飞边、毛刺； 5) 铸件热处理，进行淬火、回火处理。
6. 根据权利要求4所述的制造复合耐磨衬板的方法，其特征在于：所述步骤1)中，耐 磨合金中成分的重量百分比如下：Cr (14-15. 8) W%、C (2. 0-3. 2) W%、Si (0· 3-1. 2) W%、 Μη (0.3-0. 8) W%、S (0-0.015) W%、P (0-0.015) W%、Mo (0.2-2. 0)W%、Ni (0-1.0) W%、Cu (0· 3-1. 2) W%、Re (0· 2-0. 4)W%，余量为 Fe。
7. 根据权利要求4所述的制造复合耐磨衬板的方法，其特征在于：所述步骤2)中，甲 炉熔炼耐磨合金1500°C出炉，进A浇包；乙炉熔炼高韧性钢1700°C出炉，进B浇包。
8. 根据权利要求6所述的制造复合耐磨衬板的方法，其特征在于：所述步骤3)中，包 括如下步骤： 1) 准备好合适的铸模，A浇包静置，待冷却至1400°C后，通过下层浇铸系统向型腔浇 注，至理论高度-lcm ; 2) 冷却1-3分钟，型腔浇注体表面温度冷却至1200±30°C，B浇包通过上层浇铸系统 浇注至理论高度； 3. A浇包进行补浇，直至充满整个冒口； 4) 冒口覆盖保温剂延时补缩。
9. 根据权利要求4所述的制造复合耐磨衬板的方法，其特征在于：所述的所述步骤5) 中，包括如下步骤： 1) 调配淬火液； 2) 铸件分散装炉，阶段长时间（12-20小时）升温至900-1000°C之间； 3) 保温6小时以上出炉，在静止空气中静置5分钟后，淬入搅拌均匀的淬火液中，压缩 空气搅拌5小时以上； 4) 待铸件冷却至500°C左右，再静置空气中继续冷却至常温，进炉回火（150-250°C )时 间（3-6小时）； 5)出炉后冷却至常温。
10.根据权利要求9所述的制造复合耐磨衬板的方法，其特征在于：所述淬火液 中成分的重量百分比如下：聚醚（18 % -35 % )W%、三乙醇胺（3 % -7 % )W%、苯甲酸钠 (1. 5 % -2. 8 % )職、消泡剂（0· 05 % -0· 5 % )職，余量水。
【文档编号】C22C38/56GK104249504SQ201410012032
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】张剑鑫 申请人:靖江市永信特钢有限公司