[发明专利]一种高耐磨金属陶瓷复合辊套及其制备方法

说明书

一种高耐磨金属陶瓷复合辊套及其制备方法，属于耐磨材料技术领域。该高耐磨金属陶瓷复合辊套，包括预置内套和外套，预置内套的材料为普通中低碳钢或低合金钢，外套浇注材料为高耐磨合金和金属陶瓷复合材料增强块体。采用倒“T”型的不锈钢件放入烧结粉末底部，将金属陶瓷复合材料增强块体中多出来“T”型的尖端部分按指定位置插入砂型，再在金属陶瓷复合材料增强块体与预置内套中间浇入高耐磨合金液。通过后续热处理，整体复合材料性能提升，所制得的复合辊套界面结合较好，无孔洞、偏析、裂纹等宏观缺陷。该方法制备工艺简单、易于操作、便于工业化大规模生产。

技术领域

本发明属于耐磨材料技术领域，具体涉及一种高耐磨金属陶瓷复合辊套及其制备方法。

背景技术

粉碎是在矿山、医药、建材、机械、环保、造纸等诸多行业广泛应用的一项基本工艺，在国民经济的发展中起着至关重要的作用。高压辊磨机、立磨机是目前市场上耐磨技术领域中主要运用的两种粉碎设备，其辊面经过多年的研究与开发，目前主要有耐磨合金辊面、耐磨材料堆焊辊面、六方形粉末冶金辊面和硬质合金柱钉镶嵌辊面四种。耐磨合金辊面应用较为广泛，但在实际应用过程中存在耐磨性不足的问题；耐磨材料堆焊辊面的制作工艺是在耐磨辊基体上焊接两层不同的材料，多用于水泥行业中，该种辊面可多次对磨损失效的辊面进行修复后正常使用，但在使用过程中焊接处及复合层界面易出现裂纹而导致材料脱落；六方形粉末冶金辊面目前还处于实验阶段，主要存在的问题是脆性较大，在粉碎过程中极易产生应力集中而萌生裂纹；硬质合金柱钉镶嵌辊面有其较为先进的独特设计，但辊面失效大多是由于基体材料的耐磨性与抗压强度不足，因此基体辊面材料的选取是进一步提高其使用性能与寿命的关键。

在众多工况条件下，要求材料具有较高的耐磨性，同时要求材料具有良好的断裂韧性。通常，单一的材料较难满足要求，因此采用较高耐磨性与较好韧性的双金属进行复合铸造，采用离心浇注的方法，制出一种既耐磨又抗断裂的金属轧辊，可大幅度提升材料的耐磨性，但是应用此种方法制备的耐磨辊套存在冶金结合问题，结合面易存在孔洞、开裂的缺陷，使复合辊套的使用寿命大大降低；同时采用此种制备方法存在离心铸造设备成本较高、技术工艺复杂的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种高耐磨金属陶瓷复合辊套及其制备方法，该高耐磨金属陶瓷复合辊套是一种以普通中低碳钢或低合金钢为高韧性预置内套、以金属陶瓷复合材料增强块体及高耐磨合金材料浇铸为外套的复合辊套。该制备技术以合理的结构设计、简单灵活的制备工艺，使金属陶瓷复合辊套具有较高的耐磨性能、机械韧性和抗冲击能力。

本发明采用普通中低碳钢或低合金钢为预置内套放置于砂型指定位置，外套为金属陶瓷复合材料增强块体与高耐磨合金浇注而形成一体化的复合辊套。外套中金属陶瓷复合材料增强块体采用程序控温烧结方法制备，该技术生产成本低廉、工艺简单、可有效控制高体积分数的陶瓷颗粒均质分布。在制备时，采用倒“T”型的不锈钢件放入烧结粉末底部，将金属陶瓷复合材料增强块体中多出来“T”型的尖端部分按指定位置插入砂型，再在金属陶瓷复合材料增强块体与预置内套中间浇入高耐磨合金液。通过后续热处理，整体复合材料性能提升，所制得的复合辊套界面结合较好，无孔洞、偏析、裂纹等宏观缺陷。

本发明的一种高耐磨金属陶瓷复合辊套，包括预置内套和外套，预置内套的材料为普通中低碳钢或低合金钢，外套浇注材料为高耐磨合金和金属陶瓷复合材料增强块体；外套壁厚为高耐磨金属陶瓷复合辊套整体壁厚的1/5～1/2；

其中，所述的普通中低碳钢或低合金钢的冲击韧性为21～100J/mm²；

所述的高耐磨合金含有的成分及各个成分的质量百分比为：C：1.0％～3.5％、Mo：2.0％～10.0％、Mn：0.5～1.0％、Cr：2.0～16％、V:0～10.0％、Ni:0～1.0％、W：0～20％、Nb：0～3％、Ti:0～20％、Si:0.1％～1％、P:0～0.02％、S:0～0.01％，其余为Fe及不可避免的杂质；