[发明专利]耐磨钢与碳素结构钢复合板的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属复合板的制备技术领域，具体涉及一种耐磨钢与碳素结构钢复合板的制备方法。

背景技术

耐磨钢板广泛应用于工作条件恶劣，要求高强度、高耐磨性能的工程、采矿、建筑、农业、水泥生产、港口、电力及冶金等机械产品上。耐磨钢在使用性能上一般只具有较高的硬度和耐磨性能，其塑韧性及焊接性能相对较差，这在一定程度上制约了耐磨钢在机械行业中的应用。为拓宽耐磨钢板的应用范围，提高其使用性能，常需将耐磨钢板与其他钢板复合以制备金属复合板。

传统的制备金属复合板的方法主要有锻打方法、爆炸复合法、浇铸复合法、钎焊复合法及轧制复合法。锻打方法是将两种不同的钢铁材料加热到一定的温度，然后用压力锤进行锻打。这种方法因为不同的钢铁材料要求加热的温度不一样，锻打操作过程不能有效掌握，且复合板间存在较多夹气和夹灰等界面缺陷，加工和使用性能较差，目前已经被淘汰。爆炸复合法可以将两种熔点相差很大的金属进行复合，而且复合是在瞬间完成的，可以避免界面产生金属间化合物，但是该方法生产的复合板尺寸较小且板形较差，而且不适用于薄板的复合，同时炸药爆炸时产生冲击力不容易得到控制，金属复合界面夹灰和气孔等缺陷较多，产品质量不稳定，该方法还存在能耗大、污染环境、成材率低和安全保障等缺点。浇铸复合法采用液固复合，将所需的钢材置于钢模中，将熔融的基体钢水注入钢模内与所需钢材复合。但因为复合金属与基体钢材的熔点不同，金属在高温下熔融复合时，复合界面处会发生熔损；同时在高温过程中，所需钢材的中的碳原子会发生扩散，造成材料的组合尺寸和钢比的精确度不高，均一性差等问题，难以生产出优质的复合钢板。钎焊复合法是将一种钎料置于复合材与基材之间，然后通过加热并施加一定的压力将复合材与基材结合在一起的方法。该方法操作简单，但是在钎料的选择上有一定的难度，同时该法生产的复合板复合强度一般都不高。轧制复合法分为冷轧复合法及热轧复合法。冷轧复合法是在再结晶温度以下对复合板进行大压缩比轧制，然后通过轧后退火使复合界面两侧元素进行扩散，以达到双金属的有效复合，但此方法对轧机要求非常高，一般在硬度较软金属复合上应用较广。热轧复合法是在加热到再结晶温度以上进行轧制，压缩比与冷轧复合要小，轧制效率较高，是目前运用最广泛的复合方法。但由于热轧复合法是在高温下轧制，复合界面很容易被氧化，而界面氧化将极大地降低界面结合强度。并且对板坯表面质量有较高要求的耐磨钢，在加热过程中，表面氧化脱碳及合金元素的烧损都会降低耐磨钢的表面性能。

公开号为CN1425533A的专利申请“机械设备导轨的制造工艺”公开了一种机械设备导轨的制作工艺，其中涉及一种耐磨钢与低碳钢的轧制复合方法，具体方法是将双金属板处理干净后，采用无氧保护电焊将一低碳钢角钢焊于低碳钢外，后加热轧制成复合材。此专利虽然在一定程度上防止了界面氧化，但采用该方法只能保护复合板坯的两个侧面，剩余两个侧面仍暴露于大气中，因此其保护效果有限；而且，此方法制作的复合板后期采用的是整体热处理，基材侧的性能在淬火过程中因受到热水冲击而受到较大影响；并且由于需要焊接一个低碳钢角钢，从而大大限制了所能制备的复合板的尺寸。公开号为CN102069289A的专利申请“一种不锈钢—碳钢复合板的制作方法”公开了一种不锈钢—碳钢复合板的制备方法，该方法将不锈钢板和碳钢板表面锈层和氧化层去除干净后，叠放在一起，夹紧并采用真空电子束焊接和热轧的方法，得到了不锈钢—碳钢复合板。该发明涉及的是不锈钢与碳钢板之间的复合，并未涉及耐磨钢与碳素结构钢之间的复合，不锈钢—碳钢复合板在后期不需要进行热处理，一定程度上降低了生产的难度。

专利“轧机机架衬板及其制造方法”，申请公布号CN1618541A，公开了一种用于各种轧机机架的耐磨复合衬板的制作工艺，该发明采用的是爆炸焊接的方式实现双金属的复合，爆炸焊接的复合方式能耗大、污染环境、且不适于大面积、薄板件的复合。该发明后期将两块复合板基板面靠在一起，以螺栓连接再进行热处理，虽然可以保证不影响基材的性能，但是这种方法后期要对复合板进行机加工，再用螺栓连接，增加了一道工序，操作相对复杂，效率低。该专利在板坯淬火前采用在复合板表面涂覆耐高温涂料来防止复合板在加热过程中的氧化脱碳，该操作需要对复合板逐件进行处理，操作复杂，劳动强度大。

发明内容

本发明的目的是要提供一种耐磨钢与碳素结构钢复合板的制备方法，该方法制备的复合板不仅复合界面强度高，而且经过淬火加回火的调质处理后，碳素结构钢侧的性能也未改变，因此较好的保留了各金属组分板原有的优异性能。

为实现上述目的，本发明的方法包括以下步骤：