本发明公开了一种用真空钎焊制造耐磨复合钢板方法,属于耐磨损材料领域。在母材上加工出凹槽,槽的边缘有留边;将陶瓷颗粒与钎料混合、搅拌均匀,制成钎焊粉末;用松节油和松香混合制成粘结剂;将粘结剂与钎焊粉末混合制成泥状体,将泥状体放入母材钢板的凹槽中刮平、烘干;放入真空炉中,使钎料熔化形成强化层,温度继续升高到1180°C,保温15分钟后,随炉降温至200°C,出炉冷却,切除留边;钎料的化学成分为C:0.6-0.8%;B:3-4%;Si:4-5%;Cr:14-16%;Fe≤5%;Ni余量。钢板经钎焊后,表面形成了具有陶瓷颗粒增强的耐磨层,厚度与槽的深度相同,硬度50-70HRC。
1.一种用真空钎焊制造耐磨复合钢板方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)选出母材钢板,根据真空钎焊炉炉腔的规格切割出母材钢板,在母材上加工出0.5-10mm深的凹槽,槽的边缘有留边(2);(2)将陶瓷颗粒与钎料混合、搅拌均匀,制成钎焊粉末;用松节油和松香混合制成粘结剂,松节油和松香质量比为6:1;将粘结剂与钎焊粉末混合制成泥状体,将泥状体放入母材钢板的凹槽中刮平,自然干燥24小时,然后80°C烘干3小时;(3)将经步骤(2)得到的钢板放入真空炉中,抽真空至10^-2Pa,随后加热至950°C,使钎料熔化形成强化层,温度继续升高到1180°C,保温15分钟后,随炉降温至200°C,钢板出炉冷却,将钢板的留边切除;表面形成了具有陶瓷颗粒增强的耐磨层,厚度与槽的深度相同,所述钎料的化学成分质量百分比为C:
0.6-0.8%;B:3-4%;Si:4-5%;Cr:14-16%;Fe≤5%;Ni余量;陶瓷颗粒的加入质量为钎焊粉末的5-50%。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,陶瓷颗粒的粒度50-100微米。
3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)中所述的陶瓷颗粒选WC陶瓷颗粒或TiC陶瓷颗粒。
4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,母材钢板选自中、低碳钢或低合金高强钢。
5.按照权利要求4所述的方法,其特征在于,母材钢板选自Q235、Q345、45钢或40Cr。技术领域
本发明属于耐磨损材料领域,涉及普通钢铁材料的表面强化,特别涉及一种采用真空钎焊方法制造的耐磨复合钢板。
背景技术
耐磨复合钢板一般采用堆焊方法制造,将耐磨合金制成管状药芯(粉芯)焊丝,采用明弧焊方法在低碳钢板上堆焊制成堆焊复合板,或将合金粉末预置于钢板表面,然后用埋弧自动焊熔化预置的合金,形成堆焊复合钢板。采用这种方法制造耐磨复合钢板的优点是生产效率较高,缺点是:1)堆焊电弧温度高(大于5000°C),当合金中加入类陶瓷硬质颗粒时,如WC,会发生陶瓷硬质颗粒熔化,而堆焊层新结晶出的WC相的耐磨性往往低于原始加入的烧结WC颗粒。2)堆焊层的合金成分难以做的较高,一般铁基的堆焊层合金总量难以超过50%,3)钢板变形较大,难以矫平。
发明内容
本发明是为了克服常规的药芯(粉芯)明弧堆焊或埋弧堆焊的上述不足,采用了钎焊的方法制造耐磨复合钢板,钎焊过程中母材不熔化,堆焊合金中加入的陶瓷硬质相不熔化,从而保证了陶瓷硬质相优良的耐磨性能。本发明一种用真空钎焊制造耐磨复合钢板方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)选出母材钢板,根据真空钎焊炉炉腔的规格切割出母材钢板,如一般600×600mm的炉腔,母材钢板的尺寸切割为500×500mm,在母材(如图1中的1)上加工出0.5-10mm深的凹槽,见图1中(3)所示,槽的边缘有留边(2)。(2)将陶瓷颗粒与钎料混合、搅拌均匀,制成钎焊粉末;用松节油和松香混合制成粘结剂,松节油和松香质量比为6∶1;将粘结剂与钎焊粉末混合制成泥状体,将泥状体放入母材钢板的凹槽中刮平,自然干燥24小时,然后80°C烘干3小时。(3)将经步骤(2)得到的钢板放入真空炉中,抽真空至10^-2Pa,随后加热至950°C,使钎料熔化形成强化层,温度继续升高到1180°C,保温15分钟后,随炉降温至200°C,钢板出炉冷却,将钢板的留边切除;所述钎料的化学成分质量百分比为C:0.6-0.8%;B:3-4%;Si:4-5%;Cr:14-16%;Fe≤5%;Ni余量。陶瓷颗粒的粒度50-100微米,根据耐磨的需要加入质量为钎焊粉末的5-50%。步骤(1)中的母材钢板可根据耐磨复合钢板的使用工况选择,在中、低碳钢或低合金高强钢中选择,一般可以选择Q235、Q345,当要求母材强度高时,可以选择45钢或40Cr,钢板的厚度可以根据要求在4-30mm选择。步骤(3)中所述的陶瓷颗粒选WC陶瓷颗粒或TiC陶瓷颗粒。钢板经钎焊后,表面形成了具有陶瓷颗粒增强的耐磨层,厚度与槽的深度相同,硬度50-70HRC。本发明方法的特点:1、在真空钎焊过程中,熔融状态的钎料可以与基体相互扩散在结合界面上形成牢固的冶金结合。堆焊层组织均匀,陶瓷颗粒在钎焊过程中不熔化,堆焊层耐磨性好。堆焊层的合金含量可以大于50%。2、堆焊层的厚度范围宽,可以在0.5mm-10mm之间选择,薄堆焊层一般可作为防护作用,厚涂层一般作为耐磨用途,可以承受较大的冲击载荷,堆焊层不易破碎。3、为了满足实际工程的需要,使用不同的合金粉末,可得到不同力学性能的涂层。堆焊层的成分可根据需要调整,硬度可在一定范围内变化,其硬度上限可达HRC70,这是其它堆焊工艺难以达到的。4、钢板变形小,堆焊后平整,无需矫平。
附图说明
图1钢板上加工槽示意图;1-钢板,2-留边,3-槽。
具体实施方式
实施实例1在厚度为4mm、外形尺寸为300×400的Q235钢板上加工出0.5mm深、290×390mm的槽,将用真空烧结方法制备的WC陶瓷粉与钎料混合,钎料的化学成分为(质量百分比%)Cxa00.6-0.8%;Bxa03-4%;Sixa04-5%;Crxa014-16%;Fe≤5%;Ni余量。WC粉的粒度50微米,WC的加入量为5%(质量百分比%),将钎料与WC粉搅拌均匀,制成钎焊粉末。用松节油和松香(比例6∶1质量比)制成粘结剂,将粘结剂与钎焊粉末混合制成泥状体,将泥状体放入母材的凹槽中刮平,自然干燥24小时,然后80度烘干3小时。然后放入真空炉中,抽真空至10^-2Pa,随后加热至950°C,使钎料熔化形成强化层,温度继续升高到1180°C,保温15分钟。随炉降温至200°C,钢板出炉冷却。以此工艺制造的耐磨复合钢板,堆焊层表面光滑、平整,堆焊层厚度0.4-0.5mm,硬度HRC58。实施实例2在厚度为16mm、外形尺寸为在300×300的Q345钢板上加工出4mm深、290×990mm的槽,将TiC陶瓷粉与钎料混合,钎料的化学成分为(质量百分比%)C0.6-0.8%;Bxa03-4%;Sixa04-5%;Crxa014-16%;Fe≤5%;Ni余量。TiC粉的粒度70微米,TiC的加入量为25%(质量百分比)。将钎料与TiC粉搅拌均匀,制成钎焊粉末。用松节油和松香(比例6∶1质量比)制成粘结剂,将粘结剂与钎焊粉末混合制成泥状体,将泥状体放入母材的凹槽中刮平,自然干燥24小时,然后80度烘干3小时。然后放入真空炉中,抽真空至10^-2Pa,随后加热至950°C,使钎料熔化形成强化层,温度继续升高到1180°C,保温15分钟。随炉降温至200°C,钢板出炉冷却。以此工艺制造的耐磨复合钢板,堆焊层表面光滑、平整,堆焊层厚度4mm,硬度HRC63。实施实例3在厚度为30mm、外形尺寸为在500×500的40Cr钢板上加工出10mm深、490×490mm的槽,将用真空烧结方法制备的WC陶瓷粉与钎料混合,钎料的化学成分为(质量百分比%)Cxa00.6-0.8%;Bxa03-4%;Sixa04-5%;Crxa014-16%;Fe≤5%;Ni余量。WC粉的粒度100微米,WC的加入量为50%(质量百分比%)。将钎料与WC粉搅拌均匀,制成钎焊粉末。用松节油和松香(比例6∶1质量比)制成粘结剂,将粘结剂与钎焊粉末混合制成泥状体,将泥状体放入母材的凹槽中刮平,自然干燥24小时,然后80度烘干3小时。然后放入真空炉中,抽真空至10^-2Pa,随后加热至950°C,使钎料熔化形成强化层,温度继续升高到1180°C,保温15分钟。随炉降温至200°C,钢板出炉冷却。以此工艺制造的耐磨复合钢板,堆焊层表面光滑、平整,堆焊层厚度10mm,硬度HRC70。