[发明专利]一种多材质梯度复合高韧性耐磨钢及制备方法

权利要求书

1.一种多材质梯度复合高韧性耐磨钢的制备方法，其特征在于，所述高韧性耐磨钢的表面均为磨损表面，或者由磨损表面及非磨损表面组成；所述磨损表面均为主要磨损表面，或者由主要磨损表面及次要磨损表面组成；对于由磨损表面及非磨损表面组成的高韧性耐磨钢的表面，所述次要磨损表面位于主要磨损表面与非磨损表面之间；

所述制备方法包括如下步骤：

1）将用于制备高韧性耐磨钢的钢制品送入抛丸机，通过定向抛丸对待强化处理的磨损表面进行处理，使磨损表面完全露出金属原貌，实现喷熔共渗强化；所述钢制品的表面为不锈钢时，对待强化的磨损表面进行酸洗；

2）对处理后的主要磨损表面进行热喷涂，形成厚度为0.05～2.5mm的喷涂表层；喷涂物包括Al、Zn中的1种金属元素，以及C、Si、B、N、O中的1～5种非金属元素或其化合物；

3）在热喷涂后的主要磨损表面上涂敷混合物涂料，混合物涂料由金属加强型陶瓷-金刚石微粉、木炭微粉和溶剂混合而成，三者的质量份比例为1：（0.5～5）：（0.5～10）；用于主要磨损表面的增碳、助渗和制造金属基金刚石喷熔层；金属加强型陶瓷-金刚石微粉和木炭微粉的粒度均为8～80nm，混合物涂料的涂敷厚度为1～70mm；

所述金属加强型陶瓷-金刚石微粉按质量份计，其组成为：金刚石微粉42～98.5份，陶瓷微粉 0.5～59.5份，金属微粉 0.2～10份，其它非金属微粉0.3～9.5份；所述金属微粉含Cr、V、Ni、Mo、Ti、W、Re中的1～6种金属元素，用于分散金刚石微粉、陶瓷微粉，并起到增强对应部位基体耐磨性的作用；所述其它非金属微粉含C、Si、B、N、O中1～4种非金属元素或其化合物，用于增强对应部位基体的耐磨性；所述金属加强型陶瓷-金刚石微粉的制备方法为：将金刚石微粉、陶瓷微粉、金属微粉、其它非金属微粉进行混合，并加入溶剂进行分散和冷冻干燥处理；

4）将涂敷混合物涂料后的钢制品送入真空加热炉，并在钢制品的磨损表面外侧填充木炭及金刚石粉末，木炭与金刚石粉末的质量份比例为1：(0.004～0.6)，用于磨损表面的增碳和渗入增强；非磨损表面的外侧不进行填充或填充石英砂用于钢制品的定位固定；

5）将钢制品加热到600～850℃，使喷涂物熔化形成熔池，并使混合物涂料中的木炭、金刚石、陶瓷、金属及其它非金属溶于熔池金属中，制成高碳且含金刚石、陶瓷、金属元素及非金属元素的喷熔层；喷熔层中金刚石的质量百分含量为0.01%～15%，碳的质量百分含量为0.1%～0.8%；喷熔层的厚度为0.5～3mm；

6）将钢制品加热到860～1150℃，保温0.5～16小时，使喷熔层中的碳含量进一步增加0.05%～0.4%，喷熔层中的金刚石、陶瓷、金属元素和非金属元素向基体中扩散，同时将混合物涂料中的金刚石、陶瓷、金属元素及非金属元素渗入喷熔层中，并进一步向基体中扩散，在喷熔层的内侧形成多材质复合的多元素共渗层一；多元素共渗层的厚度为1～16mm；

在次要磨损表面，填充的木炭和金刚石粉末渗入基体中，形成多元素共渗层二；

非磨损表面仍与基体保持一致；

7）将红热的钢制品自真空加热炉内取出，通过常规的热处理或自然冷却，最终制成多材质梯度复合高韧性耐磨钢。

2.采用如权利要求1所述一种多材质梯度复合高韧性耐磨钢的制备方法制备的多材质梯度复合高韧性耐磨钢，其特征在于，所述高韧性耐磨钢的表面均为磨损表面，或者由磨损表面及非磨损表面组成；所述磨损表面均为主要磨损表面，或者由主要磨损表面及次要磨损表面组成；对于由磨损表面及非磨损表面组成的高韧性耐磨钢的表面，所述次要磨损表面位于主要磨损表面与非磨损表面之间；所述主要磨损表面自外向内依次设有喷熔层及多元素共渗层一；所述次要磨损表面设有多元素共渗层二；所述喷熔层为高碳且含金刚石、陶瓷、多种金属元素及非金属元素的复合层，并且碳、金刚石、陶瓷、多种金属元素及非金属元素在喷熔层中自外向内均布或呈下降的梯级分布，喷熔层与基体之间为冶金结合；所述多元素共渗层一为含金刚石、陶瓷、多种金属元素及非金属元素的渗层，且金刚石、陶瓷、多种金属元素及非金属元素在多元素共渗层一中自外向内呈下降的梯级分布；所述多元素共渗层二为含金刚石、碳的渗层，且金刚石、碳在多元素共渗层二中自外向内呈下降的梯级分布；所述非磨损表面不进行处理。