[发明专利]一种制备Ti(C;N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法

说明书

一种制备Ti(C,N)‑304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，将Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si以及C粉混合均匀，然后在氩气保护下湿磨，干燥，过筛，得到粉体；将粉体装入金属模具中模压成型，制成辊环形状；先将辊环形状的坯体放入固相烧结后进行机械加工，得到需要的辊环尺寸；将机械加工后的热轧辊环预制体进行高温烧结，得到Ti(C,N)‑304不锈钢金属陶瓷热轧辊环。本发明过程工艺易操作，制备的金属陶瓷成分简单，不含W、Co战略稀缺资源，使用Ni含量少，成本低廉。与石墨铸铁配合可以制备成复合轧辊，具有良好的耐磨性，使用寿命长，重量轻，适合工业应用。

技术领域

本发明属于金属陶瓷热轧机辊环，具体涉及一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法。

背景技术

Ti(C,N)基金属陶瓷由于具有高硬度，高的抗氧化温度和良好的化学稳定性，因此具备良好的耐磨损、耐腐蚀性能，是制备热轧机辊环的新型金属陶瓷材料。

目前热轧机所使用的硬质合金辊环由WC和Co两种组分经热压烧结制成，这种辊环缺点是大量使用W、Co等战略稀缺元素，价格昂贵且供应不稳定，导致通常的硬质合金轧辊价格高，增加了企业生产成本；硬质合金热轧辊耐高温性能差，在高于500℃环境下WC和Co都开始氧化；并且Co易溶于酸，在冷却水存在下可腐蚀，因此降低了硬质合金热辊环使用寿命和加工质量。因此，在保证优良力学性能条件下，降低热轧机辊环成本，改善辊环抗氧化、耐酸腐蚀性能具有重要的意义。

公开号CN 1174764A，名称为“金属陶瓷辊环”的中国专利，公开了一种以WC、Al₂O₃、ZrO₂、Co为主要成分，添加2-10wt.％NbC或TaC的金属陶瓷辊环。虽然该辊环具有较高的硬度和耐磨性，能提高热轧机生产效率，但是该金属陶瓷轧辊密度大、增加企业能耗，大量使用了有毒的WC和Co，导致金属陶瓷生产成本高，对生产工人有毒害作用；

公开号CN 101716656A，名称为“一种金属陶瓷复合辊环及其制备方法”的中国专利，公开介绍了一种金属陶瓷复合辊环，其中作为辊环的金属陶瓷由如下成分构成：Mo：20-60wt.％，Fe：30-50wt.％，B：1-15wt.％，V：1-15wt.％，Cr：1-15wt.％，Ni：1-15wt.％，C：0.1-2wt.％。该复合辊环具有较低的成本和良好的耐磨性，但是金属陶瓷辊环中的硬质相原位生成，通常晶粒粗大，材料硬度不高，脆性较大。

发明内容

本发明为了克服上述缺陷，目的在于提供一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，该方法制得辊环晶粒细小、耐磨损、抗高温氧化和腐蚀、经济成本，并且成分简单，不含稀缺战略资源W、Co，使用Ni含量少，硬度高，耐磨性好。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，包括以下步骤：

(1)混料：按照质量百分比计：Ti(C,N)：60％～80％，Fe：14％～30％，Ni：1.8％～4％，Cr：3％～8％，Mn：0.15％～0.35％，Si：0.04％～0.09％，C：0.01％～0.03％，将Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si以及C粉混合均匀，然后在氩气保护下湿磨，干燥，过筛，得到粉体；

(2)将粉体装入金属模具中模压成型，制成辊环形状；

(3)固相烧结：先将辊环形状的坯体放入固相烧结，制成热轧辊环预制体；

(4)机械加工：将热轧辊环预制体进行机械加工，得到需要的辊环尺寸；

(5)高温烧结：将机械加工后的热轧辊环预制体进行高温烧结，得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧辊环。