[发明专利]一种梯状贝氏体‑马氏体复相钢耐磨辊套及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种梯状贝氏体-马氏体复相钢耐磨辊套及其制备方法，属于金属材料铸造技术领域。

背景技术

立磨、雷蒙磨等骨料破碎研磨设备，广泛应用于水泥、电力、煤炭等工业领域。作为这些设备的主要功能性部件，磨辊辊套的工作表现直接制约着整个设备的工作效率。由于在严酷的磨损条件下进行工作，对磨辊辊套的抗磨性能提出了严苛的要求，尤其是辊套表面直接承受着高强度磨损和交变强压力作用，因此现有的辊套多采用复合结构，辊套的表层选用高抗磨材料进行强化。目前，磨辊辊套的复合生产工艺主要有两种，一种采用堆焊方式，以具有足够韧性的碳钢作为基体，在表面对焊高铬铸铁等高抗磨材料，提升辊套的抗磨性能。但此种方式，由于堆焊时，基体材料和表层增强材料间存在着应力，且在工作过程中，两种材料间的弹性模量差别较大，持续工作将引起界面处交变应力的产生，在两种应力的共同作用下表面的强化层易发生脱落，导致正常生产受到影响。另一种成形方式，将高抗磨性的高铬铸铁等材料与碳钢进行离心复合，先浇铸外圈抗磨层，后浇铸内圈基体层，铸件成形冷却后，进行热处理，但由于要考虑到两种不同材料的热物理性能以及力学性能的差异，往往热处理的工艺较为复杂，也易于在工作过程两种材料的界面处产生较大应力。此外，这两种复合方式的复合强化层所选用的材料合金元素含量较高，提升了复合辊套的生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种梯状贝氏体-马氏体复相钢耐磨辊套，所述复相钢耐磨辊套包括：外层和内层，外层为高硬度耐磨层，内层为韧性基体层。

所述外层的化学组成按重量百分比为：C含量0.50~0.60%，Si含量1.80-2.00%，Mn含量2.50-3.00 %，P含量≤0.03 %，S含量≤0.03 %。

所述内层的化学组成按重量百分比为：C含量0.35-0.45%，Si含量1.40~1.75%，Mn含量2.00-2.40%，P含量≤0.03 %，S含量≤0.03 %。

优选的，本发明所述外层与内层的厚度比例为1:1.5-1:3。

本发明的另一目的在于提供梯状贝氏体-马氏体复相钢耐磨辊套的制备方法，通过简单热处理方法就可以得到高耐磨性、低生产成本的优质辊套；具体包括以下步骤：

（1）配料：根据外层和内层的成分进行配料，利用中频感应电炉分别熔炼。

（2）离心铸造成形：首先将外层钢水浇入高速旋转的铸造金属型内，在离心力的作用下外层钢水迅速形成液体空心圆柱体，此时离心机转速为700-800r/min；更换浇口管，待外层内壁表面温度降到1200℃～1350℃时，再浇入内层钢水，并保持金属型的高速旋转，此时离心机转速为750-850r/min，在离心力的作用下内层钢水形成液体空心圆柱体，钢水的温度降低到1000-1050℃，离心机转速将至350-450r/min凝固成内外成分不一样具有双层结构的辊套；辊套温度降低至200℃~300℃后，从金属型内取出。

（3）将取出的辊套进行去应力退火，回火温度控制在450-600℃之间，并保温90-150min，然后空冷至室温，然后进行粗加工。

（4）将步骤（3）得到的辊套以3~6℃/min的速度加热至900~950℃，保温120~240min进行盐浴等温淬火处理，盐浴温度为280-320℃，盐浴时间为2-4小时，随炉冷却至室温得到梯状贝氏体-马氏体复相钢耐磨辊套。

优选的，本发明所述外层钢水出炉温度为1550~1580℃，浇注温度为1470~1530℃。

优选的，本发明所述内层钢水的出炉温度为1580~1600℃，浇注温度为1480~1540℃。

本发明的有益效果

（1）本发明所述贝氏体-马氏体复相材料，主要由廉价的C、Si、Mn元素组成，而现有的其它技术所选用的原材料成分中含有大量的Cr、Ni、Mo等昂贵元素，而通过热处理后，贝氏体-马氏体复相材料能够获得与高铬铸铁等抗磨材料相近的性能，辊套外层硬度为57~62HRC，冲击韧性10-13J/cm²，内层硬度为50-55HRC，冲击韧性19-21J/cm²，使得本发明所述方法具有明显竞技性优势。

（2）与现有技术相比，本专利所采用的热处理工艺简单，只需要进行等温淬火+回火的处理工艺，在热处理过程中，无需考虑内、外圈材料热物理性能差异较大所引起的热变形应力的不利影响，而将热处理工艺复杂化。