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新型冶金復合雙金屬高耐磨材料的生產工藝
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-09-22
本文介紹了一種通過離心澆注+包覆熱擠壓工藝生產的新型冶金復合雙金屬高耐磨材料。其基層（內外層）采用低合金高強度鋼16MnV或合金鋼35CrMo，復層（中間層）采用Cr26或GT2-4344。
本文介紹了一種通過離心澆注+包覆熱擠壓工藝生產的新型冶金復合雙金屬高耐磨材料。其基層（內外層）采用低合金高強度鋼16MnV或合金鋼35CrMo，復層（中間層）采用Cr26或GT2-4344。對成品復合材料進行性能檢測，復合材料復層耐磨材料Cr26硬度達到61HRC以上，GT2-4344硬度可達64HRC以上，Cr26體積磨損量在標準試驗條件下為10.33mm3，而GT2-4344僅為1.1mm3，其中16MnV/Cr26/16MnV和35CrMo/GT2-4344/35CrMo整體沖擊韌性分別為Ak=33.6J和31.7J，且復合材料的抗斷裂韌性遠遠優于單金屬耐磨材料。
1、概況
隨著科學技術的發展，單一材料已經很難滿足社會生產對材料綜合性能的要求。所以復合材料應運而生。由于采用離心澆注工藝生產復合材料具有工藝簡單、成本低廉、材料復合性能優越的特點，越來越受到研發人員的重視。
常規金屬耐磨材料主要有高錳鋼、鎳硬鑄鐵、高鉻鑄鐵等，但常規材料由于難以在熱塑條件下變形（如軋制或鍛造），通常為鑄態條件下使用，隨著硬度的提高，沖擊韌性迅速下降，且難以焊接，應用范圍受到限制。
常用耐磨材料復合工藝有離心鑄造、軋制復合法、爆炸焊接復合法、噴射沉積復合法、雙結晶器連鑄復合法等，本試驗創新的采用了離心鑄造+包覆擠壓的熱變形方式生產耐磨復合材料，取得了成功。
2、耐磨復合材料的生產工藝
2.1、復合材料的組合方式及其基本原理
該新型耐磨復合材料是由冶金結合的三層金屬構成：復層（工作層）采用耐磨金屬材料；基層（支撐層和包覆層）采用普碳鋼、低/中合金高強度鋼；基層為復層提供使用過程中的韌性支撐和熱加工時的包覆作用；復層作為工作層，發揮其抗耐磨作用。
2.2、復合材料的生產工藝
耐磨復合材料采用圖1所示工藝流程進行生產。其中離心鑄造是整個工藝過程的核心環節，通過高溫狀態下的熔合過程，使內外層材料得到充分的相互熔合，具有很高的結合強度，以保證在后續的熱加工過程中高脆性的耐磨層不會發生剝離脫落分層。
2.3、工藝特點
1）采用離心澆注工藝成型的復合坯料，可以實現完全冶金結合的三層金屬復合管坯，復層耐磨材料與基層材料在熔融條件下實現結合，使其基層和復層之間實現完全的冶金結合，因此耐磨復合材料冶金界面結合強度高，保證了其后的熱擠壓變形過程不會出現分層現象。
2）包覆熱擠壓成型：通過離心鑄造工藝在耐磨材料內外表面包覆基層韌性材料，可避免熱塑性極差的耐磨材料在熱變形過程中出現開裂問題，以滿足高硬度耐磨材料的熱加工；擠壓（熱加工態）后耐磨層組織明顯細化，耐磨性明顯提高。
3）通過熱擠壓變形，大大擴寬了材料的規格范圍，特別是在耐磨管材生產領域，如壁厚較薄，規格較長的管材，這類管材常規鑄造方法難以實現。
2.4、耐磨復合材料的性能特點
1）耐磨復合材料的工作層，既具有優于常規耐磨材料的耐磨性能，又因熱變形細化晶粒的作用使其兼具有較好的沖擊韌性，而復層具有良好的焊接性能，當作為長輸耐磨管線使用時，既可防止管線的脆性爆破，又為管線連接施工提供了極大的方便。
2）由于層間結合強度高，材料承受的沖擊能量可被高韌性的基層卸載，進一步提高了材料的整體抗沖擊韌性。
3）可進一步熱加工的特點，使其可進行二次熱變形，如管件制作，可通過現有的熱推制工藝方便的生產各種耐磨管件。（注：圖示參見原創）
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