[发明专利]一种表面原生高温耐磨相复合高温轧钢机导卫板

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面原生高温耐磨相复合高温轧钢用导卫板,属于金属高温耐磨材料技术领域。 

背景技术

在冶金工业的型材生产中，轧钢机导卫板是必不可少的模具。导卫板工作环境十分恶劣，它们在工作过程中常常承受到高温坯的热负荷、大冲击、强烈磨损、挤压以及冷却水的极冷作用。这样要求导卫板必须具备高温下的强度、硬度和优异的耐磨性，同时还必须具备高的冲击韧性和抗氧化性、抗热疲劳性等。目前使用的导卫板多数采用高铬镍合金钢制作，耐磨性较好，但在高温的环境下，耐磨性严重下降。在这种情况下，单一材质明显已经难以满足高温条件下导卫板的使用，必须走复合材料的道路，才有可能同时兼顾材料在高温条件下的高耐磨性和强韧性。 

专利CN200810232497.4公开了一种复合耐磨导卫板的制备方法，将合金粉芯棒布置于铸型型腔内，然后将基体合金浇入型腔内，合金粉芯棒中的合金元素与基体金属形成高度弥散的合金组织，制成以高韧度高耐磨性的复合导卫板。本发明制作导卫板采用的是整体复合方式，成本较高。专利CN00136717.X公开了一种采用40Cr等低合金钢作为本体，在导卫板的工作面部分附着耐磨合金材料层面，合金层为铬钼钒合金、铬钨合金、硼铬钒合金等高硬度耐磨合金。本发明制作的导卫板在高温条件下其基体与耐磨层之间容易发生脱落，从而影响其使用寿命。 

经检索，未发现具有耐高温、耐磨、高强韧性、低成本、界面结合能力强的综合性的复合导卫板技术的相关报道。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术之不足，提供一种表面原位复合高温耐磨Laves相的高温轧钢机导卫板，采用高锰钢、合金钢或普通碳钢作为导卫板本体，在导卫板本体工作部位表面复合高温耐磨Laves相，满足高温工况下使用。 

本发明所采用的技术方案是：在金属基导卫板本体2工作部位表面或整个表面，原位复合有高温耐磨相层1。高温耐磨相层1为硬质Laves相，其表面形状由工作面（与轧钢的实际接触面）决定。 

所述基体金属是普通高锰钢、合金钢或碳钢，导卫板的工作部位表面复合的Laves相的厚度为2～5mm。Laves相为Cr与R的混合物，R为Ti、Nb、Ta一种或几种组成的混合金属元素粉末，Cr与R的摩尔比为2:1。 

本发明的表面原生高温耐磨相复合高温轧钢机导卫板的制作具体包括如下步骤： 

（1）原位生成Laves相的预制备：按2：1的摩尔比，将Cr粉与R金属粉混合，各金属粉末的粒径为100～200目，然后按照现有技术进行机械合金化；

（2）在步骤（1）中预制备的Laves相中加入浓度为6%的聚乙烯醇，加入量为Laves相重量百分比的2～4%，搅拌混合均匀；

（3）采用现有技术，将聚苯乙烯泡沫用现有技术制备消失模模型，然后将步骤（2）中制备的混合料均匀涂抹在轧钢导卫板的消失模模型的工作表面，涂抹厚度为：2～5mm，待涂抹层自然干燥后，安装浇注系统，涂上普通耐火材料，待其在40～60℃的条件下干燥后用30～40目的干石英砂进行消失模造型；

（4）将用现有技术熔炼好的金属本体液在温度为1450～1550℃时浇入消失模模型的型腔内，浇注速度为3～6kg/s，注满为止，待其自然冷却2h后，取出铸件，清理铸件表面的消失模涂料及其表面的氧化皮，即得到表面原生高温耐磨相复合高温轧钢用导卫板。

所述基体金属是高锰钢、合金钢、普通碳钢及常用钢种。 

所述原位生成的Laves相复合在导卫板的高温磨损工作表面。 

本发明通过机械合金化使元素粉末相互过饱和固溶，在液态金属本体的高温作用下，元素粉末发生熔解与扩散，原位反应并和金属液发生冶金化合反应，同时由于元素粉末的吸热作用，降低了局部的温度，缩短了结晶过程，阻碍了元素粉末的进一步扩散，使元素粉末更容易在原位富集，结晶析出大量弥散的高温高强度的硬质Laves相，并与金属本体形成良好的冶金结合，界面结合强，解决了硬质相易脱落、易破碎等难题，实现了高温耐磨性与高强韧性的统一结合，使导卫板的整体性能显著提高。 

本实用新型具有以下优点

1．元素粉末可根据高温轧钢机导卫板的实际使用要求进行合理配比，成分可调，使用范围广。

2．原料采用的是元素粉末，其渣滓等比较少，因此不会产生夹渣等缺陷，复合层的内部组织优良。 

3．复合成形工艺可控性强、成品率高、生产质量稳定，便于大规模生产。