[发明专利]一种耐磨杆件复合材料及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种复合材料，尤其涉及一种耐磨杆件复合材料及其制备方法。

背景技术

目前，国内外广泛采用筛分设备对物料进行分级，或者通过筛分去除物料中的大、小杂质，如振动筛就是常见的一种筛分设备。振动筛的筛板是消耗量比较大的备件。采用杆件材料制作筛板是一种简单、高生产效率的方法，这种形式的筛板用量日益增加。杆件材料的长度远大于其他两个方向的尺寸，杆件的形状和尺寸可由杆件的横截面和轴线两个主要几何元素来描述。横截面是指与杆长方向垂直的截面，而轴线是各横截面中心的连线，横截面与杆轴线互相垂直。轴线为直线、横截面相同的杆称为等直杆。采用焊接或机械连接方法将杆件材料，按一定的间隙固定在框架上制成筛板，间隙的大小根据所需筛分物料的粒度确定。

目前使用的杆件材料为均质、性能单一的普通材料（如合金钢），不是复合材料，其硬度提高，韧性和塑性往往就难以满足要求。如高温工况下工作筛板的常用材料为CrMnN钢（ZG30Cr18Mn12Si2N），其硬度较低（HRC25左右），耐磨性能较差，使用寿命短。中国发明专利ZL03114581.7“多元高铬耐磨铸铁筛板及其制造方法”，公开了一种多元高铬耐磨铸铁筛板，硬度达到了HRC55~60，耐磨性优良，尽管通过变质处理提高了韧性，但其韧性还是比较低，难以承受物料的强烈冲击。对物料冲击较大的工况，国内开发了高锰钢筛板，这种筛板只有冲击载荷使表面硬化后，才能具有较好的耐磨性能。上述筛板采用铸造方法生产，筛板整体是同一种均质材料。另外，均质材料的筛板，如果合金系统比较复杂，含有贵重的Ni、Mo、W、Nb等合金元素时，成本较高。筛板既耐磨、耐冲击，成本又低廉是人们追求的目标。在低碳钢盘条上穿上圆柱状陶瓷套，并用粘接剂粘接制成杆件状材料，利用了陶瓷的高抗磨性、低碳钢价格低廉的优势，但陶瓷套在使用过程中很容易因冲击破损，寿命提高有限。

中国专利CN85108954公开了一种具有耐磨堆焊层金属筛板的制作方法，其特征是先在钢板上加工好筛孔，然后用铸造造型材料配以3%~5%的水玻璃制成的耐高温非金属膏将筛孔填平，再用电弧或等离子弧将耐磨合金堆焊在带孔钢板表面上，这种筛板韧性较好，但筛孔四周易磨损，制造工艺复杂，生产效率较低，难以大规模生产。

振动筛应用于各种工况，如烧结机振动筛工作于高温，所处理的烧结矿温度高达780~850℃，主要用于对烧结矿的分级和筛除烧结矿中小于5mm的粉末，以满足高炉生产对其粒度的要求，筛板是振动筛的关键部件，其质量直接影响整个烧结作业系统的生产率及烧结矿的筛分效果。高温下工作的筛板因高温氧化、高温蠕变断裂、热冲击疲劳和高温磨损等而失效。

随着筛分设备使用工况的日益苛刻，如磨损、腐蚀、高温、冲击载荷等，对低成本、高寿命、高生产效率、抗磨损的筛板需求也更加迫切，而杆件材料是制造筛板的关键原材料，设计新的杆件材料对于提高筛板的质量、制造适于各种工况的筛板具有重要意义。应该指出的是，这种双金属耐磨杆件复合材料并不仅限于制造筛板，也可以用于其他领域。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种耐磨杆件复合材料及其制备方法，它成本较低，加工方便，耐磨性好，可制作用于各种工况的筛板，也可用于其他领域。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

    一种耐磨杆件复合材料，它主要由芯部的金属杆件和其周围沿杆件长度方向设置的耐磨合金层组成，两者间冶金结合；芯部金属杆件的横截面面积为3mm²~3000mm²，耐磨合金层的厚度为1mm~10mm。

所述杆件为低碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢中的任意一种。

所述杆件的横截面的几何形状为圆形或多边形。

所述耐磨合金层为普通低中合金钢耐磨合金，其各成分的质量百分比为：C 0.06%~0.8%、Mn 0.4%~2.0%、Si 0.2%~1.0%、Cr 0.1%~4.0%、Mo 0~1.5%、S小于0.05%、P小于0.05%，余量为Fe。

所述耐磨合金层为铁素体及马氏体不锈钢耐磨合金，其各成分的质量百分比为：C 0.01%~0.8%、Mn 0.5%~2.5%、Si 0.15%~1.0%、Cr 11.5%~15.0%、Ni 0~6.5%、Mo 0~2.5%、N 0~0.2%、W 0~1.5%、S小于0.05%、P小于0.05%，余量为Fe。