[發明專利]表面與中心性能差異化板材及其制備方法和裝置

無效

• 申請號: 201310366317.2
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN103409705A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 劉相華;陳慶安
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/42;C22C38/40;C22C38/20;C22C38/18;C22C38/16;C22C38/04;C21D1/10;C21D9/52;C21D11/00
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于材料技術領域，特別涉及一種表面與中心性能差異化板材及其制備方法和裝置。

背景技術

生產實踐中有很多工況要求鋼板表面具有高硬度及高耐磨性，而心部具有高韌性及良好的塑性，如耐磨鋼板等。耐磨鋼板在某些工況下只有一面承受沖擊和磨損，而另一面固定在工程機械的零部件上，例如冶金機械和礦山機械的各種運料槽襯板、料斗內襯板、擋板等；單面性能差異化厚板在這些工況下可體現出較高的性價比；在另一些工況下，耐磨鋼板雙面都承受沖擊和磨損，這要求鋼板雙面都具有較高的硬度和耐磨性。

磨損是耐磨鋼板失效的主要形式之一，通常情況下耐磨鋼板磨損到一定程度即為報廢，因此耐磨鋼板厚度方向上不必要全為耐磨層；而現有耐磨鋼板的生產工藝為軋制完成后，再送入數十米長的輥底式加熱爐內均勻加熱，然后再進行以全尺寸淬透為目標的大水量快速淬火，這種工藝生產耐磨鋼板效率低、能耗高，且經過淬火后難以成形。

發明內容

針對現有耐磨鋼板在技術上存在的上述問題，本發明提供一種表面與中心性能差異化板材及其制備方法和裝置，采用感應線圈加熱鋼板，對板材進行單面瞬時淬火或雙面瞬時淬火，獲得單面或雙面性能差異化的板材，使板材表層具有高硬度和高耐磨性，且心部具有高韌性和良好的塑性。

本發明的表面與中心性能差異化板材的成分按重量百分比為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%，余量為Fe；表面與中心性能差異化板材的單面或雙面具有淬硬層；淬硬層的組織為馬氏體，或者為馬氏體和貝氏體；心部的組織為珠光體，或者為珠光體和鐵素體。

上述的表面與中心性能差異化板材中，表面與中心性能差異化板材的厚度為20~80mm，單層淬硬層的厚度為2~10mm；單層淬硬層的厚度為板材厚度的1/15~1/3。

上述的表面與中心性能差異化板材的表面硬度為360~700HV，心部的硬度為140~265HV。

本發明的表面與中心性能差異化板材的制備方法按以下步驟進行：

1、將上述成分的鋼板置于感應線圈下方或兩個感應線圈之間，對感應線圈通交流電，通過感應線圈產生的感應磁場對鋼板加熱，使鋼板表面以20~60℃/s的速度升溫至900~1100℃；

2、用冷卻水對鋼板表面冷卻，使鋼板表面以20~80℃/s的速度降溫至200℃以下，獲得表面與中心性能差異化板材。

3、上述表面與中心性能差異化板材制成后，在150~170℃回火1~3小時，或不進行回火。

上述方法中，當制備單面具有淬硬層的表面與中心性能差異化板材時，通過感應線圈對鋼板的單面加熱；當制備雙面具有淬硬層的表面與中心性能差異化板材時，通過感應線圈對鋼板的兩面同時進行加熱。

上述方法中感應線圈與鋼板之間的距離為3~5mm。

上述方法中對感應線圈施加的交流電的頻率為3000~10000Hz。

本發明的實施上述方法采用的裝置分為單面感應系統和雙面感應系統；單面感應系統包括感應加熱電源、傳送輥、上感應線圈裝置、間距調節裝置和第一變壓器，上感應線圈裝置的兩側固定有間距調節裝置，上感應線圈裝置通過兩個連接管與第一變壓器固定在一起，上感應線圈裝置的下方設有傳送輥；雙面感應系統包括兩個感應加熱電源、傳送輥、上感應線圈裝置、下感應線圈裝置、間距調節裝置、第一變壓器和第二變壓器，上、下感應線圈裝置對稱設置，上、下感應線圈裝置兩側均設有間距調節裝置，上感應線圈裝置通過兩個連接管與第一變壓器固定在一起，下感應線圈裝置通過兩個連接管與第二變壓器固定在一起，下感應線圈裝置兩側設有傳送輥。

上述裝置中，各連接管與水箱連通，并且上感應線圈裝置上的兩個連接管與上感應線圈裝置內部連通，下感應線圈裝置上的兩個連接管與下感應線圈裝置內部連通。

上述裝置中，上感應線圈裝置通過上感應線圈裝置上的兩個連接管與第一變壓器的兩極連接，下感應線圈裝置通過下感應線圈裝置上的兩個連接管與第二變壓器的兩極連接。