技术领域
[0001] 本
发明涉及一种双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板及其制备方法,属于金属材料
铸造技术领域。
背景技术
[0002] 随着现代化工业
进程的加快,
球磨机半自磨机直径在增加,衬板作为作为易耗部件其性能直接关系着整个设备的生产效率。由于在高应
力下进行
矿石的
破碎作业,因此要求衬板在具有高
耐磨性的同时,还应具有高的冲击韧性,以承载高能冲击
磨料磨损。传统衬板多采用铸造生产,整个衬板成分单一,很难兼顾硬度和韧性两方面因素,因此,现有的衬板多采用复合式的结构,以达到内层具有高硬度,外层高韧性的综合机械性能。
[0003] 中国发明
专利CN102921927A提出一种双液双
合金耐磨衬板的制备方法,但其耐磨层采用
铸铁,基体层采用合金
钢,由于两者的C含量相差较大,因此在铸造的界面会产生较大
应力,在使用过程中易在结合界面处产生开裂,且在后续的
热处理过程中,由于
铸铁和基体的奥氏体化
温度,冷却速度均不同,因此组织难以控制,导致使用性能欠佳,磨损层硬度和基体层韧性难以控制。中国发明专利CN1962122A所公布的也是一种双液双合金耐磨衬板的制备方法,其耐磨层与基体层都采用贝氏体钢,由于贝氏体钢在热处理过程中需要进行等温淬火处理,其选用的两种贝氏体钢
合金元素成分含量不同,所需要的奥氏体化温度和冷却速度也不相同,在热处理过程中,因对铸造好的整个铸件进行热处理,因此只可以选择一个奥氏体化温度和一种冷却速度,对整个衬板
相变不易控制,很难兼顾耐磨层与基体层的组织和性能。
[0004] 在此
基础上,本发明耐磨层为自行设计的一种中
碳低合金贝氏体钢,内层选择牌号为65Mn的
弹簧钢,采用双液铸造方式生产的耐磨衬板,由于两种材料C含量相近,因此具有相对较为相似的热物理性能,在铸造界面处产生的应力较小,开裂倾向较小;且65Mn的奥氏体化温度较所设计的
合金钢高,因此在热处理的过程中,基体层的性能基本维持不变,能保证良好地韧性,只需考虑耐磨层的热处理工艺即可,简化了热处理的工艺参数,可提高实际产业化的生产效率。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板,所述复相钢耐磨衬板包括耐磨层和基体层,耐磨层为高硬度耐磨损层,基体层为高韧性抗冲击基体层;耐磨层合金组成按重量百分比为:C:0.4%~0.5%,Si:1.8%~2.0%,Mn:2.3%~2.5%,Cr:
0.4%~0.5%,Ni: 0.95%~1.2%,B:0.005%~0.006%,V:0.1%~0.2%,P≤0.06%,S≤0.06%,Fe及不可避免的杂质;
外层选择牌号为65Mn的弹簧用钢成分配比。
[0006] 优选的,本发明所述内层与外层厚度比为1:2~1:1。
[0007] 本发明的另一目的在于提供所述双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板的制备方法,具体包括以下步骤:(1)熔炼:根据
权利要求1所述合金成分配比在中频
感应炉中分别进行熔炼。
[0008] (2)分层浇铸成型:首先将内层钢液通过内层浇道浇入底部安装激冷层的型腔内,浇铸温度1450~1520℃;冷却至1300~1350℃时,再浇入外层钢液,外层钢液浇铸温度1495~1515℃。浇铸结束后表层覆砂保温。
[0009] (3)浇铸成型的双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板,冷却12h后开箱清砂后进行去应力
退火,以消除界面处的应力,退火温度450~550℃,保温时间2~3h后随炉冷却,冷却至300~350℃出炉空冷。
[0010] (4)得到的双金属衬板加热至900~920℃,保温2~3h后进行盐浴等温淬火处理,选用25%
硝酸钾+75%硝酸钠混合盐作为等温淬火介质,盐浴温度为300~320℃,盐浴时间为2~3h,取出后空冷至室温,得到双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板。
[0011] 本发明的有益效果(1)本发明所述耐磨层贝氏体-马氏体复相材料,在热处理的过程中较易获得贝氏体-马氏体复相组织,因而,衬板耐磨层硬度55~57HRC,冲击韧性11~14J/cm2,基体层硬度为45~
50HRC,冲击韧性19~21J/cm2,具有优良的综合力学性能。
[0012] (2)与
现有技术相比,由于耐磨层与基体层具有相似的热物理性能,因而不易在界面处产生开裂。
[0013] 本专利所采用的热处理工艺简单,只需要进行等温淬火+回火的处理工艺,即可获得较好的综合力学性能。
附图说明
[0014] 图1 本发明所述衬板砂型。
[0015] 1-外层基体层;2-内层耐磨层;3-外层浇道;4-内层浇道。
具体实施方式
[0016] 下面结合附图和具体实施方式,对本发明作进一步说明,但本发明的保护范围并不限于所述内容。
[0017]
实施例1本实施例制备厚度300mm的双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板,耐磨层壁厚为100mm,基体层壁厚为200mm;两层材料的化学成分如表1所示
表1
本实施例所述双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)熔炼:根据外层和内层的成分进行配料,利用中频感应电炉分别熔炼。
[0018] (2)分层浇铸成型:首先将内层钢液通过内层浇道浇入底部安装激冷层的型腔内,浇铸温度1480℃;冷却至1300℃时,再浇入外层钢液,外层钢液浇铸温度1495℃。浇铸结束后表层覆砂保温。
[0019] (3)浇铸成型的双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板,冷却12h后开箱清砂后进行去应力退火,以消除界面处的应力,退火温度450℃,保温时间2h后随炉冷却,冷却至300℃出炉空冷。
[0020] (4)得到的双金属衬板加热至900℃,保温2h后进行盐浴等温淬火处理,选用25%硝酸钾+75%硝酸钠混合盐作为等温淬火介质,盐浴温度为300℃,盐浴时间为2h,取出后空冷至室温,得到双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板。
[0021] 本实施例制备得到的双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板,耐磨层硬度为55HRC,冲击韧性为11 J/cm2;基体层硬度为45HRC,冲击韧性为19J/cm2。
[0022] 实施例2本实施例制备厚度300mm的双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板,耐磨层壁厚为150mm,基体层壁厚为150mm;两层材料的化学成分如表2所示
表2
本实施例所述双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)熔炼:根据外层和内层的成分进行配料,利用中频感应电炉分别熔炼。
[0023] (2)分层浇铸成型:首先将内层钢液通过内层浇道浇入底部安装激冷层的型腔内,浇铸温度1500℃;冷却至1325℃时,再浇入外层钢液,外层钢液浇铸温度1450℃。浇铸结束后表层覆砂保温。
[0024] (3)浇铸成型的双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板,冷却12h后开箱清砂后进行去应力退火,以消除界面处的应力,退火温度500℃,保温时间2.5h后随炉冷却,冷却至350℃出炉空冷。
[0025] (4)得到的双金属衬板加热至910℃,保温2.5h后进行盐浴等温淬火处理,选用25%硝酸钾+75%硝酸钠混合盐作为等温淬火介质,盐浴温度为310℃,盐浴时间为2.5h,取出后空冷至室温,得到双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板。
[0026] 本实施例制备得到的双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板,耐磨层硬度为57HRC,冲击韧性为13 J/cm2;基体层硬度为450HRC,冲击韧性为20J/cm2。
[0027] 实施例3本实施例制备厚度300mm的双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板,耐磨层壁厚为125mm,基体层壁厚为175mm;两层材料的化学成分如表3所示
表3
本实施例所述双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)熔炼:根据外层和内层的成分进行配料,利用中频感应电炉分别熔炼。
[0028] (2)分层浇铸成型:首先将内层钢液通过内层浇道浇入底部安装激冷层的型腔内,浇铸温度1520℃;冷却至1350℃时,再浇入外层钢液,外层钢液浇铸温度1500℃。浇铸结束后表层覆砂保温。
[0029] (3)浇铸成型的双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板,冷却12h后开箱清砂后进行去应力退火,以消除界面处的应力,退火温度550℃,保温时间3h后随炉冷却,冷却至320℃出炉空冷。
[0030] (5)得到的双金属衬板加热至920℃,保温3h后进行盐浴等温淬火处理,选用25%硝酸钾+75%硝酸钠混合盐作为等温淬火介质,盐浴温度为320℃,盐浴时间为3h,取出后空冷至室温,得到双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板。
[0031] 本实施例制备得到的双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板,耐磨层硬度为57HRC,2 2
冲击韧性为14J/cm;基体层硬度为50HRC,冲击韧性为21J/cm。