一种高韧性高耐磨复合刮板的制备方法.pdf

本发明公开了一种高韧性高耐磨复合刮板的制备方法，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于刮板铸型型腔内，合金粉芯棒材捆占刮板总体积的20％～60％，然后把熔化的基体金属浇入铸型型腔内，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合刮板。既具有基体金属的高强度和高韧性，又具有硬质相的高硬度和高抗磨性，能够同时承受高压和强烈磨损，具有使用寿命长、价格低廉的特点。

1、  一种高韧性高耐磨复合刮板的制备方法，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于刮板的铸型型腔内，合金粉芯棒材捆占刮板总体积的20％～60％，然后把熔化的基体金属液浇入刮板的铸型型腔内，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合刮板。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的合金粉芯棒材为直径Φ1mm～Φ10mm，壁厚0.1～1.0mm的低碳钢管，芯部灌装有粒度为50目～200目的合金粉末。

3.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末为碳化钨、碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅或氮化钛粉末中的一种或几种混合物。

4.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末为高碳铬铁粉，或者是高碳铬铁粉与钼铁粉、钨铁粉、硅铁粉、锰铁粉的混合物。

5、  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的基体金属是铸钢或铸铁。

6、  如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的铸钢是高锰钢、低碳钢或合金钢。

7、  如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的铸铁是灰口铸铁或球墨铸铁。

一种高韧性高耐磨复合刮板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种物料刮料用刮板的制备，特别是一种高韧性高耐磨复合刮板的制备方法，该方法制备的复合刮板，其中含有柱状硬质点，实现了耐磨性与强韧性的有机统一，使得刮板的整体机械性能显著提高。
背景技术
在冶金、矿山、电力等工业行业中，刮板是广泛使用的磨损件之一。在冶金企业的烧结球团机上使用的金属刮板，其形状一般由矩形钢板制成，有时在钢板表面焊接耐磨材料，这种刮板在使用过程中遭受到矿粉、铁粉等物料严重的磨损，一般使用时间不超过两个月，必须频繁更换，导致拆装、检修费用很高，工人劳动强度加大。而在火力发电厂中，除灰搅拌机的刮板部件同样材料主要采用耐磨铸铁，刮板在工作时，燃烧后的干燥粉煤灰不断被送入搅拌机，经过淋水和搅拌，成为混合均匀的湿灰后不断送出，刮板起到搅拌和推灰的作用。由于刮板直接与灰粒剧烈摩擦，工作环境十分恶劣，磨损严重。通常两三个月就导致刮板过量磨损失效，导致除灰量严重下降，并造成搅拌不均匀，粉尘飞扬，严重污染环境。由此可见，刮板磨损造成的损失是相当严重的。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目在于，提供一种高韧性高耐磨的复合刮板。该方法制备的复合刮板，其中含有柱状硬质点，既具有基体金属的高强度和高韧性，又具有硬质相的高硬度和高抗磨性，能够同时承受高压和强烈磨损，具有使用寿命长、价格低廉的特点，保证刮板正常安全生产。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种高韧性高耐磨复合刮板的制备方法，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于刮板的铸型型腔内，合金粉芯棒材捆占刮板总体积的20％～60％，然后把熔化的基体金属液浇入刮板的铸型型腔内，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合刮板。
采用本发明制备的复合刮板具有以下优点：
1、由于采用合金粉芯棒材，内部填充合金粉末，在基体金属的高温作用下，合金粉芯棒材熔化，合金粉末烧结、溶解、扩散，与基体金属发生冶金化合反应，同时由于合金粉末的吸热作用，降低了局部的温度，缩短了结晶过程，阻碍了合金元素的进一步扩散，从而使合金元素在原位富集，晶粒显著细化，析出大量弥散的高硬度的硬质化合物，凝固后便形成了镶嵌在基体金属中的宏观上呈棒状的硬质相，并与基体金属形成良好的冶金过渡结合，界面结合牢固，解决了硬质相脱落、碎裂的难题，耐磨性与韧性有机统一，整体性能显著提高。
2、合金粉末可根据刮板的使用要求进行配比，成分可调，适应性广。
3、由于合金粉芯棒材不含粘结剂等杂质，因此不会产生夹渣等缺陷，内部组织性能优良。
4、本发明的复合成型工艺可控性强、成品率高、生产质量稳定，便于规模化生产。
5、柱状硬质点为整体原位反应生成，避免“镶铸复合”等工艺过程中的开裂现象以及使用过程中的脱落现象。
6、根据使用工况，柱状硬质点在基体中的比例可调，并分布均匀；
7、根据刮板结构结形式，可实现工件耐磨表面复合、区域局部复合或整体复合。
附图说明
图1是复合耐磨刮板制备工艺示意图；
图2是复合耐磨刮板结构主剖视图。
下面结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
参见附图，按照本发明的技术方案，选用一定直径和合金粉末配比的合金粉芯棒材1扎制成捆，预置在刮板铸型2中，把熔化的基体金属3浇入刮板铸型2，基体金属液3对合金粉芯棒1进行加热、烧结、溶渗甚至溶解，大量合金元素与基体金属液3产生冶金化合反应，合金粉芯棒材1中的合金粉金属元素在基体金属液中进行短程扩散，在原位生成高度弥散的合金组织，在基体金属中形成冶金结合的高硬度棒状硬质点4，形成以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点4的复合刮板。
上述合金粉芯棒材1直径为Φ1mm～Φ10mm，其外皮为低碳钢管壁厚为0.1～1.0mm，芯部为粒度为50～200目的合金粉末。
上述合金粉芯棒材1芯部的合金粉末由高碳铬铁粉构成，根据需要可添加钼铁粉、钨铁粉、硅铁粉、锰铁粉等合金粉。
上述合金粉末也可以由碳化钨、碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅、氮化钛粉末中的一种或几种构成。
上述基体金属3选择高锰钢、低碳钢、合金钢、灰口铸铁、球墨铸铁等铸钢或铸铁中的一种。
以下是发明人给出的实施例，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1：制备高铬合金为硬质相、A3钢为基体的棒状复合耐磨刮板
1、选用3mm直径的合金粉芯棒材1扎制成捆，装入的合金粉末为高碳铬铁粉，粒度100～150目，裁剪成与刮板高度相同的长度；
2、采用树脂砂按照铸造工艺要求制作刮板铸型2；
3、将合金粉芯棒材1，按照占刮板50％的体积比例，预置在刮板铸型2的型腔内；
4、选用A3钢作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1600℃出炉，将钢液浇入刮板铸型2的型腔内，注满为止；
5、室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成高铬合金为棒状硬质相4、A3钢为基体组织3的复合耐磨刮板。
当然，根据实际需要，合金粉末也可以选择高碳铬铁粉与钼铁粉、钨铁粉、硅铁粉、锰铁粉的混合物。
实施例2：制备碳化钨为硬质相、A3钢为基体的棒状复合耐磨刮板
1、选用5mm直径的合金粉芯棒材1扎制成捆，装入的合金粉末为碳化钨合金粉，粒度150目，裁剪成与刮板高度相同的长度；
2、采用树脂砂按照铸造工艺要求制作刮板铸型2；
3、将合金粉芯棒材1，按照占刮板40％的体积比例，预置在刮板铸型2的型腔内；
4、选用A3钢作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1600℃出炉，将钢液浇入刮板铸型2的型腔内，注满为止；
5、室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成碳化钨为棒状硬质相4、A3钢组织为基体组织(3)的复合耐磨刮板。
实施例3：制备碳化钨为硬质相、高锰钢为基体的棒状复合耐磨刮板
1、选用8mm直径的合金粉芯棒材1扎制成捆，装入的合金粉末为碳化钨合金粉，粒度50～80目，裁剪成与刮板高度相同的长度；
2、采用树脂砂按照铸造工艺要求制作刮板铸型2；
3、将合金粉芯棒材1，按照占刮板60％的体积比例，预置在刮板铸型2的型腔内；
4、选用高锰钢Mn13作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1650℃出炉，将钢液浇入刮板铸型2的型腔内，注满为止；
5、室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成碳化钨为棒状硬质相4、高锰钢组织为基体组织3的复合耐磨刮板。
上述实施例2、3中，按照不同的需求，合金粉末还可以选择碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅或氮化钛粉末中的一种或几种混合物。
上述实施例中，按照不同的需求，基体金属3还可以选择灰口铸铁或球墨铸铁，均能够制成合格的复合耐磨刮板。