[发明专利]一种双液复合铁基双金属铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双金属复合材料的制造方法，准确的说是一种液液复合铁基双金属的方法。

背景技术

铸造铁基双金属复合材料多采用固液复合和液液复合，液液复合多用于离心铸造双金属复合管，固液复合多用于各种形状的双金属复合工件，这两种工艺均存在有各自的缺陷和优点。

固液复合适用于复合面不规则的双金属工件，但由于金属液几乎不能熔化铁基固态金属，从而保证了双金属材料的成分，尤其是第二层铁基金属的成分，但该方法生产的铁基双金属工件结合力很弱，多依赖复合结构来保证双金属不分离、不脱落。

液液复合只适合于复合面规则的平面或圆弧面复合，由于第二层金属与第一层金属互熔，两者产生冶金结合，其结合力很强，双金属很难分开，但其缺点是第一层金属液的熔合量不易控制。第二层金属液浇注间隔时间短，则产生过熔，使得第二层金属液由于过熔产生成分偏差，严重时产生废品；若间隔时间长，则两者没有熔合，产生分层，仍会产生大量废品。所以液液复合工艺参数很难控制，多数情况下，为保证双金属的熔合，多会造成第一层金属过熔后使得第二层金属的成分超标，偏离成分控制要求，无法达到预期的性能和使用效果。

发明内容

为了解决双液复合熔合量过大，造成双金属复合废品率高的问题，本发明提供一种冷铁快冷双液浇注复合铁基双金属材料的方法。

两层金属液的选择在于第一层金属的熔点不低于第二层金属的熔点。先浇注第一层高熔点金属液，采用冷铁快冷，冷却一定温度时，浇注第二层金属液。第二层金属液的浇注温度不低于第一层金属的熔点。

进一步：冷铁采用低碳钢制作，重量不小于第一层金属液浇注重量的一半，以保证蓄热量大，金属液冷却快速。

进一步：第一层金属复合面的温度为第一层金属熔点至第一层金属熔点以下200℃之间。

第一层金属液浇注后，冷铁给金属液迅速降温，当其复合面的温度不低于其熔点以下200℃，最高不高于其熔点，浇注第二层金属液。第二层金属液浇注温度不低于第一层金属液熔点，以保证两层铁基金属的熔合。大块冷铁可以使得第一层金属快速冷却，同时控制冷却温度，避免熔合第一层金属过多，从而防止由于第二层金属熔合第一层金属量大，造成成分超标。

采用该方法生产的双金属铁基复合材料工件，复合面不产生分层，同时有效地控制了熔合量，保证了第二层金属的成分，使得双金属复合工件的成品率大大增加，尤其是工艺参数范围扩大，易于控制，便于工业化大生产。

附图说明

图1为复合耐磨板造型示意图；

其中，1-型砂 、2-第一层金属浇道、 3-冷铁、 4-冒口（观察孔）、 5-型腔、6-涂料、 7-第二层金属浇道 。

实施方式

实施例:500×500×50mm复合耐磨板

该双金属复合耐磨板由低碳铸钢和高铬铸铁复合而成，其成分见下表。成品要求高铬铸铁层厚度25-35mm，硬度要求≥55HRC，低碳铸钢钢厚度15-25mm，要求冲击韧性不小于50J。

工艺分析：对比上表低碳铸钢和高铬铸铁的成分可知，其熔合后的成分Si、Mn、P、S变化不大，主要是C、Ni和Cr的变化。从两者的物理性能来说，低碳铸钢的导热系数高于高铬铸铁，低碳铸钢的熔点约1510℃左右，高铬铸铁的熔点约1400-1450℃，低碳钢熔点高于高铬铸铁，所以将高熔点的低碳铸钢作为第一层金属，低熔点的高铬铸铁作为第二层金属，在高铬铸铁熔化时，适当增加C和Cr的含量，将其成分控制在上限。这样，在浇注时熔合低碳铸钢后，高铬铸铁中的C、Ni和Cr含量可适当降低，落入高铬铸铁控制范围内，保证了双金属的成分合格和性能。

冷铁选用传热良好的优质低碳钢，冷铁尺寸为450×450×40mm，其重量与第一层金属低碳铸钢重量相差不多。

造型后见附图1，包括型砂1、低碳铸钢浇道2、优质低碳钢冷铁3、冒口（观察孔）4、型腔5、涂料6、高铬铸铁浇道7。

冷铁3预热后喷涂涂料6，涂料6经干燥后将砂型1合箱，形成冒口4、型腔6、低碳铸钢浇道2和高铬铸铁浇道7。冒口4作为观察测温孔，从该孔测量低碳铸钢复合面的温度。

低碳铸钢熔点约为1510℃，相对于高铬铸铁熔点较高，作为第一层金属，其浇注温度控制在1580--1650℃。高铬铸铁凝固点为1400-1450℃，相对于低碳铸钢熔点较低，作为第二层金属，其浇注温度控制在1520--1600℃，