[发明专利]用直孔合金粉末压片制备WC颗粒增强高锰钢基表面复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种含WC颗粒的直孔合金粉末压片的制备工艺以及用该压片制备WC颗粒增强高锰钢基表面复合材料的工艺，属于颗粒增强钢基复合材料领域。

背景技术

高锰钢的耐磨性是通过其工件的表面在受到冲击力作用时表面组织产生形变诱发马氏体，即加工硬化表现出来的。冲击力越大，加工硬化作用的效果越显著，高锰钢的耐磨性就越好。然而，高锰钢工件在通常的服役环境中受到的主要是中、低应力的作用。因此，其表面加工硬化的程度有限，由初始硬度的HB200提高到硬化后的HB450-550。结果，高锰钢的耐磨性并不理想。为了改善高锰钢的耐磨性，目前通常采用的方法是高锰钢表面改性处理，即通过多种工艺方法如：热喷涂、堆焊、激光熔覆和等离子表面铸渗等在高锰钢工件的表面上形成一层厚度约2um至5mm的、含有大量高硬度碳化物的、具有高硬度的改性合金层。本发明专利介绍的是一种利用真空消失模铸渗的方法V-EPC制备颗粒增强高锰钢基表面复合材料的方法。    

发明内容

本发明的目的在于提供一种含WC颗粒的直孔合金粉末压片的制备工艺以及用该压片制备WC颗粒增强高锰钢基表面复合材料的工艺。通过采用直孔合金粉末压片结合V-EPC真空消失模铸造在高锰钢工件的工作表面上制备出一层厚度达5mm以上的以高硬度WC增强颗粒为主的、复合层组织致密、没有残渣和气孔的复合层，从而，使高锰钢工件具有优异的耐磨性能。

本发明所采用的技术方案，其步骤如下：

（1）        选取粒度20-50目WC粉、150-200目高碳铬铁粉、150-200目高温粘结剂粉末和150-200目硼砂粉组成合金粉末；合金粉末的配比如表1所示。

表1.  合合金粉末涂料配方（vol%）

WC粉高碳铬铁粉硼砂粉高温粘结剂粉末30-5545-593-52-3

（2）在球磨机中把合金粉末混合15-30min，料球比10:1，然后加入2-3%有机常温粘结剂制成湿料；

（3）将湿料倒入成型模具中，在液压机上压制成含有Φ3-6mm直孔的压片，压片厚5-15mm，压力为10-30MPa。压片中孔的大小和数目可根据对压片的厚度和对表面复合材料耐磨性要求而定。压片厚度越小，孔的尺寸越大；孔的数目越多，表面复合材料的耐磨性提高的幅度越小； 

（4）成形压片在小于80°C的温度下烘烤干燥。将干燥后的压片与泡沫塑料模型对应铸件需要复合的部位粘合。然后，整个EPS模样外挂防粘砂涂料并在小于50°C的温度下烘烤24小时，也可在自然环境中充分干燥，以彻底去除EPS模样中的水分；

（5）将干燥后的EPS模样连同浇冒口棒一起埋入V-EPC真空消失模铸造转用砂箱中，用40～50目的干石英砂填埋。然后，将之置于振实台上振动紧实。砂箱表面用一层塑料薄膜覆盖以密封。当高锰钢钢水成分和温度符合要求后，插铝脱氧，并将钢水浇入到砂箱中；

（6）铸件冷却到室温后从砂箱中取出。打掉浇冒口，并进行表面清砂处理。

在复合材料的复合层中，未熔WC增强颗粒的体积百分数为15-30vol.%，复合层组织致密、没有残渣、气孔等缺陷，复合层厚度达5-15mm。