本文介绍了一种通过离心浇注+包覆热挤压工艺生产的新型冶金复合双金属高耐磨材料。其基层（内外层）采用低合金高强度钢16MnV或合金钢35CrMo，复层（中间层）采用Cr26或GT2-4344。对成品复合材料进行性能检测，复合材料复层耐磨材料Cr26硬度达到61HRC以上，GT2-4344硬度可达64HRC以上，Cr26体积磨损量在标准试验条件下为10.33mm3，而GT2-4344仅为1.1mm3，其中16MnV/Cr26/16MnV和35CrMo/GT2-4344/35CrMo整体冲击韧性分别为Ak=33.6J和31.7J，且复合材料的抗断裂韧性远远优于单金属耐磨材料。
1、概况
随着科学技术的发展，单一材料已经很难满足社会生产对材料综合性能的要求。所以复合材料应运而生。由于采用离心浇注工艺生产复合材料具有工艺简单、成本低廉、材料复合性能优越的特点，越来越受到研发人员的重视。
常规金属耐磨材料主要有高锰钢、镍硬铸铁、高铬铸铁等，但常规材料由于难以在热塑条件下变形（如轧制或锻造），通常为铸态条件下使用，随着硬度的提高，冲击韧性迅速下降，且难以焊接，应用范围受到限制。
常用耐磨材料复合工艺有离心铸造、轧制复合法、爆炸焊接复合法、喷射沉积复合法、双结晶器连铸复合法等，本试验创新的采用了离心铸造+包覆挤压的热变形方式生产耐磨复合材料，取得了成功。
2、耐磨复合材料的生产工艺
2.1、复合材料的组合方式及其基本原理
该新型耐磨复合材料是由冶金结合的三层金属构成：复层（工作层）采用耐磨金属材料；基层（支撑层和包覆层）采用普碳钢、低/中合金高强度钢；基层为复层提供使用过程中的韧性支撑和热加工时的包覆作用；复层作为工作层，发挥其抗耐磨作用。
2.2、复合材料的生产工艺
耐磨复合材料采用图1所示工艺流程进行生产。其中离心铸造是整个工艺过程的核心环节，通过高温状态下的熔合过程，使内外层材料得到充分的相互熔合，具有很高的结合强度，以保证在后续的热加工过程中高脆性的耐磨层不会发生剥离脱落分层。
2.3、工艺特点
1）采用离心浇注工艺成型的复合坯料，可以实现完全冶金结合的三层金属复合管坯，复层耐磨材料与基层材料在熔融条件下实现结合，使其基层和复层之间实现完全的冶金结合，因此耐磨复合材料冶金界面结合强度高，保证了其后的热挤压变形过程不会出现分层现象。
2）包覆热挤压成型：通过离心铸造工艺在耐磨材料内外表面包覆基层韧性材料，可避免热塑性极差的耐磨材料在热变形过程中出现开裂问题，以满足高硬度耐磨材料的热加工；挤压（热加工态）后耐磨层组织明显细化，耐磨性明显提高。
3）通过热挤压变形，大大扩宽了材料的规格范围，特别是在耐磨管材生产领域，如壁厚较薄，规格较长的管材，这类管材常规铸造方法难以实现。
2.4、耐磨复合材料的性能特点
1）耐磨复合材料的工作层，既具有优于常规耐磨材料的耐磨性能，又因热变形细化晶粒的作用使其兼具有较好的冲击韧性，而复层具有良好的焊接性能，当作为长输耐磨管线使用时，既可防止管线的脆性爆破，又为管线连接施工提供了极大的方便。
2）由于层间结合强度高，材料承受的冲击能量可被高韧性的基层卸载，进一步提高了材料的整体抗冲击韧性。
3）可进一步热加工的特点，使其可进行二次热变形，如管件制作，可通过现有的热推制工艺方便的生产各种耐磨管件。（注：图示参见原创）
（来源：钢铁产业）
会议会展
京公网安备 11010202009415号
