防黏耐磨復合鋼板及其制備方法技術

本發明專利技術屬于特種鋼材制備技術領域，具體涉及一種防黏耐磨復合鋼板及其制備方法。防黏耐磨復合鋼板是由含金屬碳化物的合金鋼板與碳鋼鋼板通過熱軋進行復合得到；防黏耐磨復合鋼板的表面具有凹凸紋理，凹凸紋理設置在含金屬碳化物的合金鋼板面上。本發明專利技術通過將碳化鎢、碳化鈮、碳化鈦和碳化釩沖入基體鋼中獲得耐磨防黏的合金鋼，然后將其與耐沖擊性能好的碳鋼通過熱軋復合，在熱軋的過程中使鋼板表面形成凹凸的紋理，減少物料與鋼板的接觸面積，獲得具有良好防黏耐磨性能和抗沖擊性能的復合鋼板。

【技術實現步驟摘要】
防黏耐磨復合鋼板及其制備方法
本專利技術屬于特種鋼材制備
，具體涉及一種防黏耐磨復合鋼板及其制備方法。
技術介紹
隨著技術的不斷進步，越來越多具有高性能的特種鋼材被研發制備出，用于不同的行業。其中耐磨鋼材是需求量最大的特種鋼材之一，其廣泛的用于采礦、冶金、發電、建筑、農業等行業。在實際應用過程中，當耐磨鋼板用于如制備挖掘機挖斗、裝卸車車斗、礦物加工機械類的采掘、裝載、輸運和加工設備時，由于所作用的物料具有一定黏性，因此會導致物料黏附、堆積到機械上，導致機械運行效率下降。目前對用于采掘、裝載、輸運和加工設備上所用的特種鋼材，主要考慮耐磨性能和抗沖擊性能。具有耐磨性能的鋼材主要以鉻合金為主，其可通過高溫熔覆、堆焊、注滲等技術進行制備。中國專利CN108060345A公開一種提高高鉻鑄鐵合金耐磨性的加工方法，包括配料、高鉻鑄鐵合金胚件制備、加工件制備、高頻感應熔覆以及保溫處理。此專利通過熔覆法制備了耐磨性能好的高鉻合金，加入錳、釩、鎳、鉬、鋅，利用混合劑顯著改善了鉻、錳元素在合金中的分布，獲得抗沖擊性能好、耐磨性好的高鉻鑄鐵合金，但未對其表面進行特殊處理，因此不具有良好的防黏性能。中國專利CN102212740A公開一種含VN、TiN粉體高鉻鑄鐵、該鑄鐵制備方法和耐磨件，所述VN、TiN粉體是純度為99.5％的VN和純度為99.3％的TiN，所述粉體占高鉻鑄鐵重量百分數是2-4％的VN和2-4％的TiN，所述高鉻鑄鐵還包括3.1-3.9％C，18-22％Cr，0.5-1.0％Si，0.6-1.6％Mo，0.6-1.2％Mn，0.1-0.4％Ni，0.04-0.09％V，0.011-0.031％S，0.018-0.030％P、余量為鐵的基體材料。此專利將VN和TiV加入熔融的高鉻鑄鐵中，用來改善其耐磨性能，用于制備耐磨拋丸器葉片，性能良好，但其表面光滑，未進行防黏處理。單純的高鉻合金若用于制備鋼板在應用過程中容易在沖擊的過程中產生裂紋，導致性能下降。中國專利CN111702294A公開一種高鉻合金復合耐磨鋼板及其生產工藝，高鉻合金復合耐磨鋼板包括：基板，基板采用鋼材制成，且基板具有上表面以及下表面；高鉻合金復合耐磨層，高鉻合金復合耐磨層覆蓋在基板的上表面上，基板的厚度為5-15cm，高鉻合金復合耐磨層的厚度為4-30cm，鋼材為Q235普通碳素鋼或者Q345普通碳素鋼或者不銹鋼，高鉻合金復合耐磨層由非金屬元素和金屬元素組成。此專利利用堆焊技術制備了高鉻合金和鋼材復合的耐磨復合鋼板，其耐磨性和耐沖擊性能顯著提高，但由于表面未進行防黏處理，在實際使用過程中，表面會黏沾土石，影響使用。提高金屬材料防黏性的主要方法有：第一，在材料表面添加光滑的鍍層或涂層；第二，對材料表面進行處理形成獨特結構。但添加鍍層或涂層在工程應用過程中，鍍層容易因受到頻繁沖擊、摩擦而脫落，導致其防黏性能下降。中國專利CN105665855A公開一種鋁合金不修飾的仿生超疏水、低粘附表面的制備方法，采用仿生學理念，提取具有超疏水特性的植物葉片表面幾何紋理與數學分布關系，不采用任何化學修飾，直接在鋁合金表面構筑多尺度的仿生幾何紋理，應用于鋁合金表面超疏水、低粘附制備技術中，實現植物葉片超疏水功能的工程仿生高效再現。此專利利用電火花微納米線切割法在鋁合金表面構建了具有仿生疏水結構的納微結構，但該法只適用于硬度低的金屬材料，對高硬度的鋼鐵合金不能適用，并且所形成的的納微結構表面摩擦系數較大，不能達到防黏的效果。目前，亟需提供一種具有良好防黏耐磨性能和抗沖擊性能的防黏耐磨復合鋼板。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種防黏耐磨復合鋼板，具有良好防黏耐磨性能和抗沖擊性能；本專利技術同時提供了防黏耐磨復合鋼板的制備方法，科學合理、簡單易行。本專利技術所述的防黏耐磨復合鋼板是由含金屬碳化物的合金鋼板與碳鋼鋼板通過熱軋進行復合得到；防黏耐磨復合鋼板的表面具有凹凸紋理，凹凸紋理設置在含金屬碳化物的合金鋼板面上。所述的含金屬碳化物的合金鋼板的組成如下，以質量百分比計：所述的凹凸紋理為凸起的點陣紋理或凸起的細條紋紋理。所述的凸起的點陣紋理中單個點的直徑為0.1-5mm，點與點之間的距離為0.05-3mm。所述的凸起的細條紋紋理中細條紋的長度為5-50mm，細條紋的寬度為0.05-5mm，細條紋之間的距離為0.05-3mm。所述的含金屬碳化物的合金鋼板的制備方法包括如下步驟：(1)在氬氣氣氛條件下，向基體材料中加入石墨增碳劑進行熔煉，獲得基體金屬液；(2)將碳化鎢、碳化鈮、碳化鈦和碳化釩混合后用沖入法沖入基體金屬液中，獲得合金金屬液；(3)合金金屬液經澆筑、熱軋，得到含金屬碳化物的合金鋼板。步驟(1)中所述的基體材料為碳鋼，優選為低碳鋼(碳含量在0.25％以下)；低碳鋼熔點更低，更容易加入金屬碳化物。步驟(1)中向基體材料中加入石墨增碳劑進行增碳處理后可以提高鋼材的硬度，即提高其耐磨性。步驟(1)中所述的石墨增碳劑的質量是基體材料質量的0.1-0.5％。步驟(1)中所述的熔煉溫度為1450-1560℃，熔煉時間為2-10小時。步驟(2)中所述的碳化鎢、碳化鈮、碳化鈦和碳化釩的總重量為基體材料重量的18-30％。步驟(3)中所述的澆筑是在氬氣氣氛中進行。本專利技術所述的防黏耐磨復合鋼板的制備方法，包括如下步驟：(1)將含金屬碳化物的合金鋼板和碳鋼鋼板的待復合面分別進行機加工修磨，得到含金屬碳化物的合金鋼板的修磨面和碳鋼鋼板的修磨面；(2)在碳鋼鋼板的修磨面焊接圍板；(3)含金屬碳化物的合金鋼板的修磨面噴涂隔離劑后，烘干；(4)將烘干后的含金屬碳化物的合金鋼板放入圍板內，含金屬碳化物的合金鋼板的修磨面和碳鋼鋼板的修磨面貼合后用點焊焊接，得到復合坯；(5)在復合坯兩端厚度中心位置分別打孔至兩孔相通，從一端的孔中通入氬氣將復合坯內的空氣排出，將一端的孔封焊，然后抽真空，將未封焊的孔封焊；(6)將封焊好的復合坯加熱；(7)利用帶有凹凸圖案的熱軋機對復合坯進行熱軋，空冷，得到復合鋼板；(8)將復合鋼板打磨后進行切割分解，得到防黏耐磨復合鋼板。步驟(1)中所述的含金屬碳化物的合金鋼板的修磨面的粗糙度小于6μm。步驟(1)中所述的碳鋼鋼板的修磨面的粗糙度小于6μm。步驟(2)中所述的圍板的高度為含金屬碳化物的合金鋼板和碳鋼鋼板的厚度之和，圍板距碳鋼鋼板邊緣20-50mm。步驟(3)中所述的隔離劑為氧化鎂。隔離劑的作用是將鋼材分隔開，防止在高溫退火時鋼片間粘接。步驟(3)中所述的噴涂厚度為0.1-1mm。步驟(3)中所述的烘干溫度為140-310℃，烘干時間為1-5小時。步驟(5)中所述的通入氬氣時間為10-25min，抽真空至真空度為0-6.0×10-2Pa。步驟(6)中所述的加熱溫度為1180-1350℃，加熱時間為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種防黏耐磨復合鋼板，其特征在于由含金屬碳化物的合金鋼板與碳鋼鋼板通過熱軋進行復合得到；防黏耐磨復合鋼板的表面具有凹凸紋理，凹凸紋理設置在含金屬碳化物的合金鋼板面上。/n

【技術特征摘要】
1.一種防黏耐磨復合鋼板，其特征在于由含金屬碳化物的合金鋼板與碳鋼鋼板通過熱軋進行復合得到；防黏耐磨復合鋼板的表面具有凹凸紋理，凹凸紋理設置在含金屬碳化物的合金鋼板面上。


2.根據權利要求1所述的防黏耐磨復合鋼板，其特征在于所述的含金屬碳化物的合金鋼板的組成如下，以質量百分比計：





3.根據權利要求1所述的防黏耐磨復合鋼板，其特征在于所述的凹凸紋理為凸起的點陣紋理或凸起的細條紋紋理；凸起的點陣紋理中單個點的直徑為0.1-5mm，點與點之間的距離為0.05-3mm；凸起的細條紋紋理中細條紋的長度為5-50mm，細條紋的寬度為0.05-5mm，細條紋之間的距離為0.05-3mm。


4.根據權利要求1所述的防黏耐磨復合鋼板，其特征在于所述的含金屬碳化物的合金鋼板的制備方法包括如下步驟：
(1)在氬氣氣氛條件下，向基體材料中加入石墨增碳劑進行熔煉，獲得基體金屬液；
(2)將碳化鎢、碳化鈮、碳化鈦和碳化釩混合后用沖入法沖入基體金屬液中，獲得合金金屬液；
(3)合金金屬液經澆筑、熱軋，得到含金屬碳化物的合金鋼板。


5.根據權利要求4所述的防黏耐磨復合鋼板，其特征在于步驟(1)中所述的基體材料為碳鋼，石墨增碳劑的質量是基體材料質量的0.1-0.5％，熔煉溫度為1450-1560℃，熔煉時間為2-10小時。


6.一種權利要求1-5任一所述的防黏耐磨復合鋼板的制備方法，其特征在于包括如下步驟：
(1)將含金屬碳化物的合金鋼板和碳鋼鋼板的待復合面分別進行機加...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧浩榮，趙建華，趙蕾，周理龍，甄崇禮，
申請(專利權)人：江陰市瑞華機械制造有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32