[发明专利]一种双金属复合衬板的淬火工艺

说明书

本发明公开了一种双金属复合衬板的淬火工艺，包括：将所述复合衬板加热至奥氏体化温度后，浸入水基淬火液中淬火，取出后空冷，重复所述淬火和空冷，直至复合衬板取出后的温度小于200℃。本发明提出的这种双金属复合衬板的淬火工艺，不仅有效解决了双金属复合衬板因两种组成合金热塑性不同而产生的开裂问题，而且使得所述复合衬板获得了相对理想的综合力学性能。

技术领域

本发明属于热处理技术领域，尤其涉及一种双金属复合衬板的淬火工艺。

背景技术

在采矿、冶金、电力和建材等行业，高铬铸铁广泛应用作为破碎、碾磨、清理等工艺过程的耐磨材料。实践证明，在一定的磨损条件下，高铬铸铁代替高锰钢己显示出优越的抗磨性和良好的工艺性，但是在有一定冲击力的磨料磨损工况条件下应用时，曾出现断裂失效，表现出韧性的不足。从这类耐磨件的失效分析来看，要求材料的耐磨性和韧性都要很好。针对这种情况，选用韧性高的材料作衬垫层，运用复合铸造方法使之形成牢固的冶金结合，成为双金属复合材料。现场考核证明，双金属复合衬板在冲击力较大、磨损十分苛刻的使用条件下很少发生断裂、破坏等事故。这充分证明：采用金属复合铸造可以使衬板在整体韧塑性方面得到突破性的提高，从而显示良好的使用性能。

热处理是生产双金属复合铸造球磨机衬板的必要工序。铸件在铸型中的凝固与冷却受到许多因素的影响，如壁厚不均匀、散热条件不相同、浇注后铸型内铁水温度的差异等，铸件各部分的铸造组织难达到均匀一致。在凝固时还会发生的溶质偏析等。铸造残余应力常使铸件在使用过程中变形甚至断裂。因此，需要通过热处理来改善这种状况。

目前国内外对于双金属复合衬板的热处理工艺研究较少，应用较多的有分级淬火、火焰端淬等工艺。双金属复合衬板热处理工艺的制定需要分析不同材料的热处理工艺特性，然后根据使用性能的需求，整合为一种可行工艺。一般情况下两种金属复合铸造的热处理工艺不会存在较大的差异，但为了提高某一种材料的性能往往会牺牲或减弱另一种材料的相对性能。例如低碳钢与高铬铸铁复合时，由于要求受冲击磨损的工件表面部分需要具备较高的抗磨损性能，而承受冲击力的连接部分则应具备良好的冲击韧性。

现有技术中双金属复合衬板的热处理淬火方式一直都是采用风雾淬火方式，这种方式的优点是操作简单，但缺点也很明显：硬度偏低，特别是心部很难达到要求的硬度。双金属复合衬板也曾经尝试采用淬火液淬火，但因双金属的组成特点，两种合金的热膨胀系数不一样，淬火液的冷却速度又比较快，使淬火后的工件极容易发生开裂现象。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出了一种双金属复合衬板的淬火工艺，不仅有效解决了双金属复合衬板因两种组成合金热塑性不同而产生的开裂问题，而且使得所述复合衬板获得了相对最好的综合力学性能。

本发明提出的一种双金属复合衬板的淬火工艺，包括：将所述复合衬板加热至奥氏体化温度后，浸入水基淬火液中淬火，取出后空冷，重复所述淬火和空冷，直至复合衬板取出后的温度小于200℃。

本发明中，相比于空冷淬火或者淬火油淬火，将所述复合衬板在水基淬火介质中淬火冷却，不仅可以有效避免开裂，而且所得衬板硬度均匀性以及使用寿命均超过了原有的性能指标。

所述“将复合衬板加热至奥氏体化温度”具体包括：将所述复合衬板加热升温至640-660℃，保温3-5h，继续加热升温至980-1020℃，保温6-8h。

对于本领域专业技术人员来说，淬火温度过高基体组织中的马氏体会较多，工件硬度会过高或内应力加大；如果淬火温度过低，组织中则容易奥氏体，工件硬度偏低，使用寿命降低。本发明中，为了确定最佳淬火温度，选择阶段升温，并控制奥氏体化温度为980-1020℃，组织中硬质相发生溶解反应，较大块状逐步变细小，在整个淬火过程中容易形成尺寸更小的二次铁碳化合物，最终不仅可以细化晶粒，而且保证了在随后的淬火冷却过程中复合衬板具有较高的硬度均匀性。

优选地，所述水基淬火液是ZFQ-A型水基淬火剂原液与水按照1:4-6配比混合的溶液。