[发明专利]一种双金属贝氏体‑马氏体复相耐磨衬板及其制备方法

说明书

技术领域

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

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。

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。

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

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。

优选的，本发明所述内层与外层厚度比为1:2~1:1。

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。

（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。

（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。

（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。

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。

（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。

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

图1 本发明所述衬板砂型。

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

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。