技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種耐磨板，具體涉及一種高硬度耐磨復(fù)合鋼板及其制備方法。
背景技術(shù)：
耐磨材料廣泛用于電力、煤炭、工程機(jī)械、水泥、冶金和礦山等行業(yè)。耐磨材料的種類繁多、用途廣泛。目前市場上的耐磨材料主要有：鑄石、高分子襯板和合金鋼等。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對耐磨材料的要求也越來越高。
傳統(tǒng)的耐磨材料中的Cr含量較低，因此所制備的耐磨材料中的Cr27C5的含量較少，容易造成耐磨材料中的Cr27C5分布不均勻，耐磨材料的硬度小，耐磨性差。
中國專利申請201310756251.8公開了一種高耐磨雙金屬復(fù)合耐磨板，包括低碳鋼板或低碳合金鋼板，所述低碳鋼板或低碳合金鋼板上焊接有耐磨合金層，其特征在于：占耐磨合金層總質(zhì)量的百分比計(jì)，所述耐磨合金層中各成分含量如下：C：0.35～0.55%；Si：2～2.4%；Mn：2.7～3.2%；Cr：11～12.5%；Mo：2.5～2.9%；V：0.7～1.8%；W：2.2～3.6%；B：0.7～1.1%；其余為鐵。該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明能夠保證耐磨板表面的平整光滑，但耐磨合金層的C和Cr的含量都偏低，影響耐磨板的耐磨性能。
中國專利申請201510274219.5公開了釩鈦合金半自磨機(jī)耐磨襯板的化學(xué)成分按重量百分比分別為：0.48％≤C≤0.65％、0.10％≤Si≤0.85％、0.10％≤Mn≤0.85％、S＜0.05％、P＜0.05％、0.30％≤Mo≤1.0％、1.0％≤Cr≤5.5％、0.50％≤Ni≤1.0％、0.10％≤V≤0.45％、0.1.％≤Ti≤0.45％、其余為Fe。該申請通過降低襯板的含碳量，合理增加了細(xì)化和抗沖擊能力的合金元素，使襯板的抗沖擊和磨蝕的能力達(dá)到最佳平衡點(diǎn)。但襯板的硬度和磨蝕能力偏低。
傳統(tǒng)的耐磨材料的制備過程中主要通過淬火和低溫回火熱處理方式得到，但在高溫處理的過程中耐磨材料的硬度會(huì)有大幅下降，進(jìn)而降低材料的耐磨性，影響材料的使用壽命。
中國專利申請201410301934.9公開了一種中鉻耐磨襯板，屬于耐磨襯板技術(shù)領(lǐng)域，各成分及其重量百分比為：C：0.65-0.8％、Mn：0.6-0.8％、Si：0.6-0.8％、Cr：5.6-6.2％、Mo：0.6-0.7％、B：0.03-0.05％、Cu：≤0.2％、P：≤0.01％、Re：0.02-0.1％；余量為Fe。該申請的耐磨襯板通過淬火和低溫回火熱處理方式得到，在高溫處理的過程中耐磨材料的硬度會(huì)有所下降，進(jìn)而影響材料的耐磨性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種表面光滑平整的高硬度耐磨復(fù)合鋼板及其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案為：高硬度耐磨復(fù)合鋼板，包括基板和位于基板表面的合金耐磨層，所述合金耐磨層包括以下重量百分含量的組分：
C 5-12%，
Cr 25-42%，
Si 0.15-1.5%，
Mn 0.3-1.0%，
Co 0.5-1%，
V 1.0-1.5%，
Mo 0.8-1.3%，
Y 0.6-0.8%，
W 1.2-2.0%，
Fe 余量。
進(jìn)一步地，所述合金耐磨層中C的重量百分含量為5-7%。
進(jìn)一步地，所述合金耐磨層中Cr的重量百分含量為25-32%。
進(jìn)一步地，所述合金耐磨層中Si的重量百分含量為0.15-0.7%。
進(jìn)一步地，所述合金耐磨層Mn的重量百分含量為0.6-1.0%。
進(jìn)一步地，所述合金耐磨層Co的重量百分含量為0.5-0.65%。
進(jìn)一步地，所述合金耐磨層W 的重量百分含量為1.2-1.5%。
更進(jìn)一步地，所述合金耐磨層包括以下重量百分含量的組分：
C 6%，
Cr 26%，
Si 0.4%，
Mn 0.8%，
Co 0.7%，
V 1.3%，
Mo 1.2%，
Y 0.7%，
W 1.4%，
Fe 余量。
進(jìn)一步地，所述基板為低碳鋼和不銹鋼中的一種。
進(jìn)一步地，所述合金耐磨層熔覆于所述基板上，合金耐磨層與基板之間為冶金結(jié)合。
高硬度耐磨復(fù)合鋼板的制備方法，包括以下步驟：
（1）基板除銹；
（2）取合金耐磨層的各組分，球磨，過200-280目篩，加入混料機(jī)中混合均勻，得混合粉末料；
（3）向混合粉末料中加入粘結(jié)劑，以60-80r/min的速度攪拌均勻，得混合料；
（4）將混合料置于40-50℃溫度下烘3-6h，再于160-175℃的溫度下烘1-1.5h，得合金粉塊；
（5）將合金粉塊熔覆于除銹后的基板上；
（6）校平整形，得高硬度耐磨復(fù)合鋼板。
進(jìn)一步地，所述粘結(jié)劑占所述混合粉末料的7-11wt%。
進(jìn)一步地，所述粘結(jié)劑為聚四氟乙烯和水玻璃，二者的質(zhì)量比為1：3-4。
進(jìn)一步地，所述熔敷的方法為高頻感應(yīng)、等離子弧或鎢極氬弧。
本發(fā)明合金耐磨層中由于添加了鈷、釩和鉬等合金元素，并合理控制其含量，因而可以承受高達(dá)1000℃的高溫磨損。
本發(fā)明的合金耐磨層中由于含有高百分比的金屬鉻，其金相組織中Cr27C5碳化物的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到50%以上，合金耐磨層上下硬度均勻，耐磨性好。同時(shí)，由于 含有高百分比的金屬鉻，復(fù)合鋼板中還具有一定的防銹和耐腐蝕能力。
本發(fā)明的基板與合金耐磨層為冶金結(jié)合，不必?fù)?dān)心合金耐磨層脫落的問題，因此本發(fā)明的復(fù)合鋼板具有良好的耐沖擊性。
耐磨復(fù)合板的表面光滑程度影響復(fù)合鋼板的耐磨性的均勻性，同時(shí)還可影響復(fù)合鋼板的摩擦阻力，進(jìn)而影響復(fù)合鋼板的壽命。本發(fā)明的高硬度耐磨復(fù)合鋼板通過優(yōu)化合金耐磨層中各組分及其含量，各元素之間相互作用，同時(shí)控制制備過程中粘結(jié)劑的添加量，選用聚四氟乙烯和水玻璃組成的復(fù)合粘結(jié)劑并控制其配比，提高合金耐磨層中各組分分散的均勻性。所制得的復(fù)合鋼板具有表面光滑平整、耐磨性好、耐磨區(qū)表層與底部硬度相近、使用壽命長的特點(diǎn)，并且擁有良好的冶金結(jié)合強(qiáng)度、耐沖擊、耐高溫以及耐腐蝕性能。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
高硬度耐磨復(fù)合鋼板，包括基板和位于基板表面的合金耐磨層，所述合金耐磨層包括以下重量百分含量的組分：
C 6%，
Cr 26%，
Si 0.4%，
Mn 0.8%，
Co 0.7%，
V 1.3%，
Mo 1.2%，
Y 0.7%，
W 1.4%，
Fe 余量。
其中，基板為低碳鋼。合金耐磨層熔覆于所述基板上，合金耐磨層與基板之間為冶金結(jié)合。
高硬度耐磨復(fù)合鋼板的制備方法，包括以下步驟：
（1）基板除銹；
（2）取合金耐磨層的各組分，球磨，過250目篩，加入混料機(jī)中混合均勻，得混合粉末料；
（3）向混合粉末料中加入粘結(jié)劑，以75r/min的速度攪拌均勻，得混合料；
（4）將混合料置于45℃溫度下烘4h，再于165℃的溫度下烘1.2h，得合金粉塊；
（5）將合金粉塊熔覆于除銹后的基板上；
（6）校平整形，得高硬度耐磨復(fù)合鋼板。
其中，粘結(jié)劑為聚四氟乙烯和水玻璃，二者的質(zhì)量比為1：4，粘結(jié)劑占所述混合粉末料的9wt%。
熔敷的方法為高頻感應(yīng)。
實(shí)施例2
高硬度耐磨復(fù)合鋼板，包括基板和位于基板表面的合金耐磨層，所述合金耐磨層包括以下重量百分含量的組分：
C 7%，
Cr 32%，
Si 0.7%，
Mn 0.6%，
Co 0.65%，
V 1.2%，
Mo 1.0%，
Y 0.7%，
W 1.5%，
Fe 余量。
其中，基板為不銹鋼。合金耐磨層熔覆于所述基板上，合金耐磨層與基板之間為冶金結(jié)合。
高硬度耐磨復(fù)合鋼板的制備方法，包括以下步驟：
（1）基板除銹；
（2）取合金耐磨層的各組分，球磨，過270目篩，加入混料機(jī)中混合均勻，得混合粉末料；
（3）向混合粉末料中加入粘結(jié)劑，以70r/min的速度攪拌均勻，得混合料；
（4）將混合料置于40℃溫度下烘5h，再于170℃的溫度下烘1.1h，得合金粉塊；
（5）將合金粉塊熔覆于除銹后的基板上；
（6）校平整形，得高硬度耐磨復(fù)合鋼板。
其中，粘結(jié)劑為聚四氟乙烯和水玻璃，二者的質(zhì)量比為1：3，粘結(jié)劑占所述混合粉末料的8wt%。
熔敷的方法為等離子弧。
實(shí)施例3
高硬度耐磨復(fù)合鋼板，包括基板和位于基板表面的合金耐磨層，所述合金耐磨層包括以下重量百分含量的組分：
C 5%，
Cr 25%，
Si 0.15%，
Mn 0.3%，
Co 0.5%，
V 1.0%，
Mo 0.8%，
Y 0.6%，
W 1.2%，
Fe 余量。
其中，基板為低碳鋼。合金耐磨層熔覆于所述基板上，合金耐磨層與基板之間為冶金結(jié)合。
高硬度耐磨復(fù)合鋼板的制備方法，包括以下步驟：
（1）基板除銹；
（2）取合金耐磨層的各組分，球磨，過200目篩，加入混料機(jī)中混合均勻，得混合粉末料；
（3）向混合粉末料中加入粘結(jié)劑，以60r/min的速度攪拌均勻，得混合料；
（4）將混合料置于40℃溫度下烘6h，再于175℃的溫度下烘1h，得合金粉塊；
（5）將合金粉塊熔覆于除銹后的基板上；
（6）校平整形，得高硬度耐磨復(fù)合鋼板。
其中，粘結(jié)劑為聚四氟乙烯和水玻璃，二者的質(zhì)量比為1：3，粘結(jié)劑占所述混合粉末料的7wt%。
熔敷的方法為鎢極氬弧。
實(shí)施例4
高硬度耐磨復(fù)合鋼板，包括基板和位于基板表面的合金耐磨層，所述合金耐磨層包括以下重量百分含量的組分：
C 12%，
Cr 42%，
Si 1.5%，
Mn 1.0%，
Co 1%，
V 1.5%，
Mo 1.3%，
Y 0.8%，
W 2.0%，
Fe 余量。
其中，基板為不銹鋼。合金耐磨層熔覆于所述基板上，合金耐磨層與基板之間為冶金結(jié)合。
高硬度耐磨復(fù)合鋼板的制備方法，包括以下步驟：
（1）基板除銹；
（2）取合金耐磨層的各組分，球磨，過280目篩，加入混料機(jī)中混合均勻，得混合粉末料；
（3）向混合粉末料中加入粘結(jié)劑，以80r/min的速度攪拌均勻，得混合料；
（4）將混合料置于50℃溫度下烘3h，再于160℃的溫度下烘1.5h，得合金粉塊；
（5）將合金粉塊熔覆于除銹后的基板上；
（6）校平整形，得高硬度耐磨復(fù)合鋼板。
其中，粘結(jié)劑為聚四氟乙烯和水玻璃，二者的質(zhì)量比為1：4，粘結(jié)劑占所述混合粉末料的11wt%。
熔敷的方法為高頻感應(yīng)。
實(shí)施例5
高硬度耐磨復(fù)合鋼板，包括基板和位于基板表面的合金耐磨層，所述合金耐磨層包括以下重量百分含量的組分：
C 6%，
Cr 20%，
Si 0.4%，
Mn 0.8%，
Co 0.7%，
V 1.3%，
Mo 1.2%，
Y 0.7%，
W 1.4%，
Fe 余量。
其中，基板為低碳鋼。合金耐磨層熔覆于所述基板上，合金耐磨層與基板之間為冶金結(jié)合。
高硬度耐磨復(fù)合鋼板的制備方法，包括以下步驟：
（1）基板除銹；
（2）取合金耐磨層的各組分，球磨，過250目篩，加入混料機(jī)中混合均勻，得混合粉末料；
（3）向混合粉末料中加入粘結(jié)劑，以75r/min的速度攪拌均勻，得混合料；
（4）將混合料置于45℃溫度下烘4h，再于165℃的溫度下烘1.2h，得合金粉塊；
（5）將合金粉塊熔覆于除銹后的基板上；
（6）校平整形，得高硬度耐磨復(fù)合鋼板。
其中，粘結(jié)劑為聚四氟乙烯和水玻璃，二者的質(zhì)量比為1：4，粘結(jié)劑占所述混合粉末料的9wt%。
熔敷的方法為高頻感應(yīng)。
實(shí)施例6
高硬度耐磨復(fù)合鋼板，包括基板和位于基板表面的合金耐磨層，所述合金耐磨層包括以下重量百分含量的組分：
C 6%，
Cr 26%，
Si 0.4%，
Mn 0.8%，
Co 1.3%，
V 0.8%，
Mo 0.5 %，
Y 0.7%，
W 1.4%，
Fe 余量。
其中，基板為低碳鋼。合金耐磨層熔覆于所述基板上，合金耐磨層與基板之間為冶金結(jié)合。
高硬度耐磨復(fù)合鋼板的制備方法，包括以下步驟：
（1）基板除銹；
（2）取合金耐磨層的各組分，球磨，過250目篩，加入混料機(jī)中混合均勻，得混合粉末料；
（3）向混合粉末料中加入粘結(jié)劑，以75r/min的速度攪拌均勻，得混合料；
（4）將混合料置于45℃溫度下烘4h，再于165℃的溫度下烘1.2h，得合金粉塊；
（5）將合金粉塊熔覆于除銹后的基板上；
（6）校平整形，得高硬度耐磨復(fù)合鋼板。
其中，粘結(jié)劑為聚四氟乙烯和水玻璃，二者的質(zhì)量比為1：4，粘結(jié)劑占所述混合粉末料的9wt%。
熔敷的方法為高頻感應(yīng)。
對實(shí)施例1-6所制備的復(fù)合剛板進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果列于表1中。
表1
由表1中的數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明所制備的復(fù)合鋼板具有優(yōu)異的力學(xué)性能，具有較高的硬度、強(qiáng)度和良好的韌性。本發(fā)明的復(fù)合鋼板在具有優(yōu)異的耐磨性的前提下，具有更好的沖擊韌性。實(shí)施例5中當(dāng)合金耐磨層鉻含量下降為20wt%時(shí)，復(fù)合鋼板的硬度明顯降低，說明本發(fā)明所制備的復(fù)合鋼板的性能受合金耐磨層鉻含量的影響較大。實(shí)施例6中當(dāng)合金耐磨層鈷、釩和鉬的含量發(fā)生改變時(shí)，復(fù)合鋼板的硬度和抗拉強(qiáng)度都有比較明顯的降低，說明合金耐磨層鈷、釩和鉬的含量對復(fù)合鋼板的耐磨性有著較為重要的影響。
以上對本發(fā)明實(shí)施例所提供的高硬度耐磨復(fù)合鋼板及其制備方法，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。