[发明专利]表面与中心性能差异化板材及其制备方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种表面与中心性能差异化板材及其制备方法和装置。

背景技术

生产实践中有很多工况要求钢板表面具有高硬度及高耐磨性，而心部具有高韧性及良好的塑性，如耐磨钢板等。耐磨钢板在某些工况下只有一面承受冲击和磨损，而另一面固定在工程机械的零部件上，例如冶金机械和矿山机械的各种运料槽衬板、料斗内衬板、挡板等；单面性能差异化厚板在这些工况下可体现出较高的性价比；在另一些工况下，耐磨钢板双面都承受冲击和磨损，这要求钢板双面都具有较高的硬度和耐磨性。

磨损是耐磨钢板失效的主要形式之一，通常情况下耐磨钢板磨损到一定程度即为报废，因此耐磨钢板厚度方向上不必要全为耐磨层；而现有耐磨钢板的生产工艺为轧制完成后，再送入数十米长的辊底式加热炉内均匀加热，然后再进行以全尺寸淬透为目标的大水量快速淬火，这种工艺生产耐磨钢板效率低、能耗高，且经过淬火后难以成形。

发明内容

针对现有耐磨钢板在技术上存在的上述问题，本发明提供一种表面与中心性能差异化板材及其制备方法和装置，采用感应线圈加热钢板，对板材进行单面瞬时淬火或双面瞬时淬火，获得单面或双面性能差异化的板材，使板材表层具有高硬度和高耐磨性，且心部具有高韧性和良好的塑性。

本发明的表面与中心性能差异化板材的成分按重量百分比为C 0.16~0.65%，Si 0.20~0.50%，Mn 0.60~1.70%，Cr 0~1.10%，Ni 0~0.19%，Cu 0~0.030%，P≤0.035%，S≤0.035%，余量为Fe；表面与中心性能差异化板材的单面或双面具有淬硬层；淬硬层的组织为马氏体，或者为马氏体和贝氏体；心部的组织为珠光体，或者为珠光体和铁素体。

上述的表面与中心性能差异化板材中，表面与中心性能差异化板材的厚度为20~80mm，单层淬硬层的厚度为2~10mm；单层淬硬层的厚度为板材厚度的1/15~1/3。

上述的表面与中心性能差异化板材的表面硬度为360~700HV，心部的硬度为140~265HV。

本发明的表面与中心性能差异化板材的制备方法按以下步骤进行：

1、将上述成分的钢板置于感应线圈下方或两个感应线圈之间，对感应线圈通交流电，通过感应线圈产生的感应磁场对钢板加热，使钢板表面以20~60℃/s的速度升温至900~1100℃；

2、用冷却水对钢板表面冷却，使钢板表面以20~80℃/s的速度降温至200℃以下，获得表面与中心性能差异化板材。

3、上述表面与中心性能差异化板材制成后，在150~170℃回火1~3小时，或不进行回火。

上述方法中，当制备单面具有淬硬层的表面与中心性能差异化板材时，通过感应线圈对钢板的单面加热；当制备双面具有淬硬层的表面与中心性能差异化板材时，通过感应线圈对钢板的两面同时进行加热。

上述方法中感应线圈与钢板之间的距离为3~5mm。

上述方法中对感应线圈施加的交流电的频率为3000~10000Hz。

本发明的实施上述方法采用的装置分为单面感应系统和双面感应系统；单面感应系统包括感应加热电源、传送辊、上感应线圈装置、间距调节装置和第一变压器，上感应线圈装置的两侧固定有间距调节装置，上感应线圈装置通过两个连接管与第一变压器固定在一起，上感应线圈装置的下方设有传送辊；双面感应系统包括两个感应加热电源、传送辊、上感应线圈装置、下感应线圈装置、间距调节装置、第一变压器和第二变压器，上、下感应线圈装置对称设置，上、下感应线圈装置两侧均设有间距调节装置，上感应线圈装置通过两个连接管与第一变压器固定在一起，下感应线圈装置通过两个连接管与第二变压器固定在一起，下感应线圈装置两侧设有传送辊。

上述装置中，各连接管与水箱连通，并且上感应线圈装置上的两个连接管与上感应线圈装置内部连通，下感应线圈装置上的两个连接管与下感应线圈装置内部连通。

上述装置中，上感应线圈装置通过上感应线圈装置上的两个连接管与第一变压器的两极连接，下感应线圈装置通过下感应线圈装置上的两个连接管与第二变压器的两极连接。