[发明专利]高铬铸铁-高锰钢复合衬板及其制造方法

说明书

技术领域  本发明涉及一种金属基复合材料及其制造方法，特别是高铬铸铁复合材料及其制造方法。

背景技术  高铬铸铁由于硬度高已被证明是最优秀的耐磨材料之一。在矿山、水泥、电力、建材和冶金等行业应用十分广泛。这是由于高铬铸铁的组织是由基体和硬质点组成，硬质点突出工作表面，承担着主要的抵抗磨损的任务，基体组织则对硬质点提供支持和保护。但高铬铸铁中脆、硬的碳化物减弱了高铬铸铁铸件基体抗冲击的能力，使其在中、高冲击载荷条件下的应用受到限制，因此提高高铬铸铁的韧性一直是研究人员多年来追求的目标。围绕这个问题，国内外已做了大量的工作，其共同点在于企图改变共晶碳化物的形状，通过改变铸铁中石墨形态、细化共晶碳化物、提高晶界冶金质量、合理选择基体组织等方面等来提高高铬铸铁的韧性。从目前研究结果来看，高铬铸铁的冲击韧度一般在3-6J/cm²，即使大量填加稀土、钛、镍等提高韧性的贵重元素，其韧性也不会有较大幅度的提高。因此，为了有效提高高铬铸铁的韧性，近年来，出现了一些高铬铸铁与其它材料的复合材料，其中，主要是高铬铸铁与低碳钢复合材料，如公开号为CN1099075A的专利，提供了一种高铬铸铁/低碳钢丝复合耐磨材料。然而，由于低碳钢的熔点较高(1520℃左右)，而高铬铸铁熔点本身较低(1230℃左右)，两者常常出现熔合缺陷，使成功率降低。同时，由于低碳钢与高铬铸铁熔合后，其组织为珠光体，韧性一般(25J/cm²左右)，因此，这种复合材料的韧性相对于高铬铸铁提高不是很多。

发明内容  本发明的目的在于提供一种兼有高硬度和高韧性的高铬铸铁-高锰钢复合衬板及其制造方法。本发明主要是：复合衬板为高铬铸铁内镶嵌有低碳高锰钢丝网的金属板；其制备方法是：将低碳高锰钢丝网放置在耐磨衬板铸型型腔中，再将高铬铸铁铁水浇注到型腔中，然后对铸件进行油淬和低温回火处理。

本发明的技术方案如下：

本发明的高铬铸铁-高锰钢复合衬板为高铬铸铁内镶嵌有低碳高锰钢丝网的金属板；最好该高锰钢钢丝网的钢丝直径为Φ2-3mm，网格为边长30-40mm的正方形，整个丝网呈波浪形，其波峰和波谷之间的距离为10-20mm。

上述高铬铸铁-高锰钢复合衬板的制备方法如下：

1、用低碳高锰钢丝编织丝网，最好钢丝的化学成分为(重量百分比)：C0.5-0.8，Mn 12.0-14.0，其余为铁和总量小于0.5％的杂质。

2、对上述丝网用低浓度酸液进行表面活化处理，即将丝网放入室温的浓度为1-3％的盐酸槽内，浸泡5-10分钟，然后取出在空气中自然干燥。

3、将上述低碳高锰钢丝网放置在铸型型腔中，按高铬铸铁的常规铸造工艺铸造复合衬板。高铬铸铁的化学成分为(wt％)：C 2.5-3.5，Cr 25.1-28.0，W2.0-3.0，Ni 2.1-3.0，Re-Mg 1.0-3.0，Si＜0.5，P＜0.04，S＜0.04，其余为铁。

4、将上述高铬铸铁-高锰钢复合衬板加热到1000-1100℃，保温3-5小时后，放入室温的淬火油中冷却到室温；然后将衬板再加热到250-320℃保温4-6小时后，空冷到室温。最终获得低碳高锰钢丝网与外面高铬铸铁熔合在一起的金属板。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的高铬铸铁与高锰钢的复合材料，高锰钢的熔点为1360℃左右，与高铬铸铁的熔点(1230℃左右)相当，在铸造时两者较容易熔合到一起。

2、网状低碳高锰钢与高铬铸铁冶金熔合在一起，高铬铸铁具有较高的硬度(HRC65以上)，而低碳高锰钢韧性很好(200J/cm²以上)，两者的优势互补，使复合耐磨衬板具有优异的耐磨和抗冲击性能，避免了高铬铸铁铸件在使用中脆裂现象，使用寿命比同类产品提高80～600％。

3、这种复合衬板制造工艺简单、成品率高、性能稳定，可广泛应用于制造矿山、煤炭、建材和冶金等行业的耐磨零部件。

附图说明

图1为高铬铸铁-高锰钢复合衬板主视断面示意图。

图2为高铬铸铁-高锰钢复合衬板立体局剖示意图。

具体实施方式

在图1和图2所示的高铬铸铁-高锰钢复合衬板的示意图中，高铬铸铁-高锰钢复合衬板为高铬铸铁2内镶嵌有低碳高锰钢丝网1的金属板；该高锰钢钢丝网的钢丝直径为Φ2-3mm，网格为边长30-40mm的正方形，并且整个丝网呈波浪形，其波峰和波谷之间的距离为10-20mm。

实施例1：