一种复合耐磨导卫板的制备方法.pdf

本发明公开了一种复合耐磨导位板的制备方法，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于导位板铸型的型腔内，合金粉芯棒材捆占导位板总体积的20％～60％，然后把熔化的基体金属液浇入导位板的铸型型腔内，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导位板。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、制备简单的特点。

1、  一种复合耐磨导位板的制备方法，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于导位板铸型的型腔内，合金粉芯棒材捆占导位板总体积的20％～60％，然后把熔化的基体金属液浇入导位板的铸型型腔内，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耐磨导位板。

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。

一种复合耐磨导卫板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种轧钢用导卫板的制备，特别是涉及一种复合耐磨导卫板的制备方法，该方法制备的复合耐磨导卫板，其中含有柱状硬质点，实现了耐磨性与强韧性的有机统一，使导卫板的整体机械性能显著提高。
背景技术
在冶金工业的型材生产中，轧钢机导卫板是必不可少的模具。导卫板工作环境十分恶劣，它们在工作过程中常常承受到高温钢坯的热负荷、大冲击、强烈磨损、挤压以及冷却水的极冷作用。这就要求导卫板材料必须具备高的强度硬度和优异的耐磨性，同时还必须具备高的冲击韧性和抗氧化性、抗热疲劳性等。目前使用的导卫板多数采用高铬镍合金钢制作，耐磨性较好。但由于含碳量高，脆性较大，且含有多种合金元素，导致生产成本较高，经济性差。在这种情况下，单一才质明显已经难以满足导卫板严酷工况的要求，必须走复合材料的道路，才有可能同时兼顾材料的高抗磨性和强韧性。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种复合耐磨导卫板的制备方法，该方法制备的导卫板，由高硬度柱状硬质点和高韧性基体金属两部分复合而成，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，能够同时承受高冲击和强烈磨损，具有使用寿命长、价格低廉、制备简单等特点。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种复合耐磨导位板的制备方法，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于导位板铸型的型腔内，合金粉芯棒材捆占导位板总体积的20％～60％，然后把熔化的基体金属液浇入导位板的铸型型腔内，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耐磨导位板。
采用本发明的方法制备的复合耐磨导位板具有以下优点：
1、由于采用合金粉芯棒材，内部填充合金粉末，在基体金属液的高温作用下，合金粉芯棒材中的合金粉末烧结、溶解、扩散，与基体金属液发生冶金化合反应，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、合金粉末可根据导卫板的使用要求进行配比，成分可调，适用范围广。
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、气孔等缺陷，内部组织优良。
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，便于大规模生产。
5、柱状硬质点为整体原位反应生成，避免镶铸复合、堆焊复合等工艺过程中的常常出现的开裂现象和使用过程中的脱落现象。
6、根据导卫板使用工况，可以调节柱状硬质点在基体中的比例以及柱状硬质点的直径大小和分布间距，并分布均匀；
7、根据导卫板的结构形式，可实现区域复合、表面复合或整体复合。
附图说明
图1是复合耐磨导卫板制备工艺示意图；
图2是复合耐磨导卫板结构主视图；
图3是图2的复合耐磨导卫板A-A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，制备一定直径和合金粉末配比的合金粉芯棒材1，以一定尺寸和一定比例的合金芯棒材扎制成捆，布置于导卫板的铸型型腔2内，合金粉芯棒材捆占导位板总体积的20％～60％。然后把熔化的基体金属液3浇入导位板的铸型型腔内，在基体金属3的热作用下，合金粉芯棒材1发生熔化、溶解，合金粉芯棒材1中的大量合金元素与基体金属3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4与基体金属3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导位板。
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0.1～1mm，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是高锰钢、低碳钢、合金钢、灰口铸铁、球墨铸铁等公知的铸钢或铸铁中的一种。
以下是发明人给出的实施例，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导卫板
1、选用3mm直径的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1内装入的合金粉末为高碳铬铁粉，粒度100～150目，裁剪成与导卫板厚度相同的高度；
2、采用树脂砂按照铸造工艺要求制作导位板铸型2；
3、将合金粉芯棒材捆按照占耐磨导卫板体积的50％的比例，布置于耐磨导卫板的铸型2的型腔中；
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，将钢液浇入导位板铸型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钢为基体金属3的复合耐磨导卫板。
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导卫板
1、选用5mm直径的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1内装入的合金粉末为碳化钨合金粉，粒度150目，裁剪成与导卫板厚度相同的长度；
2、采用树脂砂按照铸造工艺要求制作导位板铸型2；
3、将合金粉芯棒材1按照占耐磨导卫板体积的40％的比例，预置在耐磨导卫板铸型型腔内；
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，将钢液浇入导位板铸型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的复合耐磨导卫板。
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导卫板
1、选用3mm直径的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1内装入的合金粉末为碳化钨合金粉，粒度50～80目，裁剪成与导卫板厚度相同的长度；
2、采用树脂砂按照铸造工艺要求制作导位板铸型2；
3、将合金粉芯棒材1按照占耐磨导卫板体积的60％的比例，预置在耐磨导卫板铸型型腔内；
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，将钢液浇入导位板铸型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的复合耐磨导卫板。
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导位板。