[发明专利]钢铜双金属铸造加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢铜双金属铸造加工工艺，尤其涉及一种耐热钢与黄铜的双金属铸造加工工艺，属于金属铸造加工技术领域。

背景技术

铸造表面合金化技术始于本世纪初,在20世纪60年代就进行了广泛的研究，70年代取得了长足的进展.综观表面合金化技术的发展过程，可分为两个阶段:70年代以前的表面合金化技术是建立在合金化涂层C的组元在高温金属液M的作用下熔融溶解并在浓度梯度与热流作用下通过M/C界面向M方扩散。当铸件凝固后,在界面领域得到表面合金化层。不难看出该模型的关键环节是合金元素通过M/C界面向M中扩散。这一物质传输形式受到金属液温度、热容量、温度场分布、金属流动方式和界面物化特性等诸多因素的影响,在铸造条件下较难得到稳定的有一定深度的均匀合金化层。80年代,K.G.Davis和渡边贞四郎等人相继提另一模型。其基本思路是让金属液通过孔隙渗透到合金涂层内，包围合金颗粒，在溶剂的参与下通过一系列高温物化冶金反应，在原涂层所在的位置形成合金化层。该模型的关键是金属液向合金涂层内的渗透。渗透层凝固后便获得具有一定深度的合金化层。这种新工艺应用于生产以铬、硼、钨为主要渗入元素的抗磨铸钢，抗磨铸铁和零件表面的耐热合金化层取得了良好的效果。80年代以来，虽然国内材料工作者对镶铸技术进行了广泛的研究，用该技术研制的耐磨件如混碾机叶片、锤头、鄂板、导卫、坩埚制砖机磨具等均取得良好的使用效果，其使用寿命均比原产品提高很多。但目前该技术依然存在如下问题：(1)铸造过程中产生的气体、熔渣等不能及时排出，在合金化层中形成气孔、夹渣，合金层质量较难控制。(2)铸造效果对工艺参数的变化较为敏感，必须具备良好的设备条件和严格的工艺条件才能在批量生产中得到质量稳定可靠的铸件。

铜合金浇注工艺成败关键在于两种金属的界面融合优劣和结合强度的高低。然而，在铜合金浇注实际生产过程中仍然存在许多问题，比如界面夹渣，气孔，未熔合，结合区域强度差等。针对镶铸来说，主要难点包括如下：

（1）性质相差很大的两种材料在界面处的湿润性差，导致结合不良，复合质量差，经过机加工后结合面衬层材料呈块状掉落，直接露出基体层面。

（2）结合面易出现夹渣，气孔等铸造缺陷，报废率达90%以上。

发明内容

本发明所要解决的是:铜合金浇注过程中产生的气体、熔渣等不能及时排出，在合金化层中形成气孔、夹渣，合金层质量较难控制和钢铜在界面处的湿润性差，导致结合不良，复合质量差，经过机加工后结合面衬层材料呈块状掉落，直接露出基体层面的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

钢铜双金属铸造加工工艺，包括以下步骤:钢坯处理—铜圈处理——组型—出模；

所述钢坯处理步骤如下:

（1）钢坯投产前由检验对钢坯进行硬度（HBd）值复检，硬度偏低的钢坯（压痕直径HBd大于3.7mm）在钢坯最大外圈上用特殊标记区分，检查钢坯的复验结果，钢坯复验无特殊标记的，进入下一工序；

（2）检验钢坯是否干净，若发现钢坯熔接面上有局部轻微的锈斑时，应用金相纸砂将锈斑打磨干净，腐蚀锈斑严重的钢坯不用；

（3）将检验合格的钢坯浸入温度大于90℃的碱煮液中煮5分钟～10分钟后取出；

（4）碱煮后的钢坯用60℃～80℃的热水冲洗碱煮液，滴尽水珠浸入酸洗液中；

（5）钢坯在酸洗液中浸泡10分钟～15分钟，同时用长把刷刷洗钢坯熔接面，直至全部熔接面呈现出明亮洁净的金属光泽，无任何目视的污染和氧化锈斑存在；

（6）将酸洗合格的钢坯用自来水冲洗酸液，滴尽水珠后浸入温度为70℃～80℃的硼砂稀释溶液中保温10分钟～15分钟，进行涂挂硼砂稀释溶液处理；

（7）戴上洁净的橡皮手套，将涂挂好硼砂稀释溶液的钢坯分开摆放在洁净的低温电阻炉中烘烤，烘烤温度为250℃±10℃，保温时间为60分钟±10分钟；

（8）检查烘烤保温后的钢坯，全部熔接面上必须明亮光洁，无任何污物，硼砂稀释溶液层分布均匀，密实；

（9）硼砂饱和溶液的喷涂