[發明專利]一種高耐磨金屬陶瓷復合輥套及其制備方法

有效

• 申請號: 201810259717.6
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108342657B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 佟偉平;李萍;李笑
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/22;C22C38/56;C22C38/36;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50;C22C38/02;C22C38/24;C22C38/26;C22C38/28;C22C38/18
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種高耐磨金屬陶瓷復合輥套及其制備方法，屬于耐磨材料技術領域。該高耐磨金屬陶瓷復合輥套，包括預置內套和外套，預置內套的材料為普通中低碳鋼或低合金鋼，外套澆注材料為高耐磨合金和金屬陶瓷復合材料增強塊體。采用倒“T”型的不銹鋼件放入燒結粉末底部，將金屬陶瓷復合材料增強塊體中多出來“T”型的尖端部分按指定位置插入砂型，再在金屬陶瓷復合材料增強塊體與預置內套中間澆入高耐磨合金液。通過后續熱處理，整體復合材料性能提升，所制得的復合輥套界面結合較好，無孔洞、偏析、裂紋等宏觀缺陷。該方法制備工藝簡單、易于操作、便于工業化大規模生產。

技術領域

本發明屬于耐磨材料技術領域，具體涉及一種高耐磨金屬陶瓷復合輥套及其制備方法。

背景技術

粉碎是在礦山、醫藥、建材、機械、環保、造紙等諸多行業廣泛應用的一項基本工藝，在國民經濟的發展中起著至關重要的作用。高壓輥磨機、立磨機是目前市場上耐磨技術領域中主要運用的兩種粉碎設備，其輥面經過多年的研究與開發，目前主要有耐磨合金輥面、耐磨材料堆焊輥面、六方形粉末冶金輥面和硬質合金柱釘鑲嵌輥面四種。耐磨合金輥面應用較為廣泛，但在實際應用過程中存在耐磨性不足的問題；耐磨材料堆焊輥面的制作工藝是在耐磨輥基體上焊接兩層不同的材料，多用于水泥行業中，該種輥面可多次對磨損失效的輥面進行修復后正常使用，但在使用過程中焊接處及復合層界面易出現裂紋而導致材料脫落；六方形粉末冶金輥面目前還處于實驗階段，主要存在的問題是脆性較大，在粉碎過程中極易產生應力集中而萌生裂紋；硬質合金柱釘鑲嵌輥面有其較為先進的獨特設計，但輥面失效大多是由于基體材料的耐磨性與抗壓強度不足，因此基體輥面材料的選取是進一步提高其使用性能與壽命的關鍵。

在眾多工況條件下，要求材料具有較高的耐磨性，同時要求材料具有良好的斷裂韌性。通常，單一的材料較難滿足要求，因此采用較高耐磨性與較好韌性的雙金屬進行復合鑄造，采用離心澆注的方法，制出一種既耐磨又抗斷裂的金屬軋輥，可大幅度提升材料的耐磨性，但是應用此種方法制備的耐磨輥套存在冶金結合問題，結合面易存在孔洞、開裂的缺陷，使復合輥套的使用壽命大大降低；同時采用此種制備方法存在離心鑄造設備成本較高、技術工藝復雜的問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出了一種高耐磨金屬陶瓷復合輥套及其制備方法，該高耐磨金屬陶瓷復合輥套是一種以普通中低碳鋼或低合金鋼為高韌性預置內套、以金屬陶瓷復合材料增強塊體及高耐磨合金材料澆鑄為外套的復合輥套。該制備技術以合理的結構設計、簡單靈活的制備工藝，使金屬陶瓷復合輥套具有較高的耐磨性能、機械韌性和抗沖擊能力。

本發明采用普通中低碳鋼或低合金鋼為預置內套放置于砂型指定位置，外套為金屬陶瓷復合材料增強塊體與高耐磨合金澆注而形成一體化的復合輥套。外套中金屬陶瓷復合材料增強塊體采用程序控溫燒結方法制備，該技術生產成本低廉、工藝簡單、可有效控制高體積分數的陶瓷顆粒均質分布。在制備時，采用倒“T”型的不銹鋼件放入燒結粉末底部，將金屬陶瓷復合材料增強塊體中多出來“T”型的尖端部分按指定位置插入砂型，再在金屬陶瓷復合材料增強塊體與預置內套中間澆入高耐磨合金液。通過后續熱處理，整體復合材料性能提升，所制得的復合輥套界面結合較好，無孔洞、偏析、裂紋等宏觀缺陷。

本發明的一種高耐磨金屬陶瓷復合輥套，包括預置內套和外套，預置內套的材料為普通中低碳鋼或低合金鋼，外套澆注材料為高耐磨合金和金屬陶瓷復合材料增強塊體；外套壁厚為高耐磨金屬陶瓷復合輥套整體壁厚的1/5～1/2；

其中，所述的普通中低碳鋼或低合金鋼的沖擊韌性為21～100J/mm²；

所述的高耐磨合金含有的成分及各個成分的質量百分比為：C：1.0％～3.5％、Mo：2.0％～10.0％、Mn：0.5～1.0％、Cr：2.0～16％、V:0～10.0％、Ni:0～1.0％、W：0～20％、Nb：0～3％、Ti:0～20％、Si:0.1％～1％、P:0～0.02％、S:0～0.01％，其余為Fe及不可避免的雜質；