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矿山机械 2008年第9期36卷 62-65页

作者：李鹏志邢书明石家庄职业技术学院机电系河北石家庄050081 北京交通大学机械与电子控制工程学院

目前的双金属复合工艺主要是镶铸、包覆铸造以及焊接。分散镶铸和加压镶铸可以获得冶金结合的界面并起到节约材料、显著提高寿命的作用,代表了复合锤头的发展方向。相应地,复合准则的研究、材质相容性和界面结合状态的研究将成为今后的... 详细信息

目前的双金属复合工艺主要是镶铸、包覆铸造以及焊接。分散镶铸和加压镶铸可以获得冶金结合的界面并起到节约材料、显著提高寿命的作用,代表了复合锤头的发展方向。相应地,复合准则的研究、材质相容性和界面结合状态的研究将成为今后的研究重点。

关键词：破碎机锤头抗磨材料双金属复合铸造

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双金属复合铸造磨机衬板及其性能研究

双金属复合铸造磨机衬板及其性能研究

作者：向云贵昆明理工大学

学位级别：硕士

衬板是用来保护球磨机筒体，使其免受研磨体和物料直接冲击和磨擦的关键重要易损件。目前，我国使用的大型球磨机衬板多为高锰钢材质，虽韧性较好，但耐磨性不足，屈服强度低，使用过程中易产生变形，致使磨机衬板因螺栓拉断而脱落，无... 详细信息

衬板是用来保护球磨机筒体，使其免受研磨体和物料直接冲击和磨擦的关键重要易损件。目前，我国使用的大型球磨机衬板多为高锰钢材质，虽韧性较好，但耐磨性不足，屈服强度低，使用过程中易产生变形，致使磨机衬板因螺栓拉断而脱落，无法与硬度高、耐磨性好的高铬铸铁磨球匹配使用。而高铬铸铁衬板显示了优越的抗磨性能，干磨损工况下其寿命是高锰钢衬板寿命的2～6倍，但由于高铬铸铁脆性较大，在承受一定冲击力、磨料磨损的工况条件下，曾出现断裂失效现象，表现出韧性的不足。因此，应用高铬铸铁制作大型球磨机衬板不够安全。本文在探讨国内外衬板应用及发展的基础上，为满足衬板既具良好的耐磨性，又具良好的韧性，而单一材质很难达到这一要求，提出了采用双金属复合铸造衬板的工艺方法。即将具有良好韧性的优质碳钢与具有优良耐磨性的高铬铸铁通过铸造的方法复合成为一个整体。使双金属复合衬板的磨损面具有优良的耐磨性，非磨损面具有优异的塑性。双金属复合铸造工艺研究表明：平做立浇技术其铸造工艺和铸造质量都比水平浇注技术优异;平做立浇技术的关键点是在双金属之间加中间隔板;双金属液的浇注温度要比普通浇注铁水、钢水温度高30℃～50℃;浇注时，中间隔板两侧的双金属液面高度要控制一致。本论文对复合衬板的热处理工艺进行了研究，应用洛氏硬度计、金相显微镜、扫描电镜以及摆锤式冲击试验机、MLD—10动载磨料磨损试验机等设备，对衬板材料试样的硬度、微观组织、耐磨性、中间结合区性能进行了研究。应用ANSYS对双金属复合衬板进行了结构线性静力分析。分析结果表明，双金属复合衬板应力最大区域在高铬铸铁区，从高铬铸铁和结合面处断裂的可能性较小。冲击实验结果表明：双会属复合衬板结合区的结合性能普遍高于单一高铬铸铁的冲击韧性;在16个试样中，试样7具有最高的冲击韧性值，为22J／cm。断口形貌及金相组织观察表明：结合区的断裂区域以隔板拉断为主，其次是断在20钢一侧，断在高铬铸铁一侧最少。隔板拉断的试样，既有脆断，又有韧断;断在20钢一侧以韧断为主;断在高铬铸铁一侧以脆断为主，又伴随着韧断。磨损实验结果表明：经15种热处理工艺处理的试样，在冲击功为1.2J、砂流量为30～35公斤／小时、磨损时间为两小时、冲击次数为150转／分、磨粒为10～20目石英砂的磨损条件下，试样7具有最好的耐磨性能，磨损失重仅0.0997g。对复合衬板材料及其性能的研究表明：采用平做立浇技术铸造的双金属复合衬板，隔板与双金属液都形成了良好的冶金结合，整体具有优良的耐磨性和良好的韧性，适宜做大型球磨机衬板。经900℃淬火、420℃回火后，双金属复合衬板有相对最好的使用性能。

关键词：双金属复合微观组织磨料磨损冲击韧性

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双金属复合耐磨板的制备与性能研究

双金属复合耐磨板的制备与性能研究

作者：王克东北大学

学位级别：硕士

常用的金属耐磨材料如高铬铸铁、耐磨钢等都具有良好的耐磨性和较高的硬度。在一些磨损工况下,耐磨材料会受到一定程度的反复冲击,要求耐磨材料具有较高的冲击韧性,常用的金属耐磨材料的冲击韧性则普遍较低。本研究采用表面液相烧结技... 详细信息

常用的金属耐磨材料如高铬铸铁、耐磨钢等都具有良好的耐磨性和较高的硬度。在一些磨损工况下,耐磨材料会受到一定程度的反复冲击,要求耐磨材料具有较高的冲击韧性,常用的金属耐磨材料的冲击韧性则普遍较低。本研究采用表面液相烧结技术制备出一种同时具有较高冲击韧性和良好耐磨性能的双金属复合耐磨板,并分别对烧结态样品以及经过热处理后样品的组织和性能进行了系统的研究。主要得出以下结论:本研究利用气氛炉在氩气保护条件下,在1250℃进行表面液相烧结,制备出了复合耐磨层/低碳钢双金属复合耐磨板样品。通过对不同保温时间样品的宏观组织观察发现,当保温时间超过20min时,获得的样品组织致密,未出现宏观缺陷。在金相显微镜下,两种材料界面处无裂纹、空隙、夹杂等微观缺陷,实现了理想的冶金结合。复合耐磨层内组织主要由M7C3和M6C两种类型的碳化物,以及奥氏体和珠光体组成;低碳钢中的晶粒明显长大,尺寸约为90 μm。在界面处低碳钢一侧出现了一条厚度为50 μm的白色铁素体带,复合耐磨层一侧同时出现了一条厚度为30 μm的珠光体区。由扫描电镜能谱分析可知,原子半径较小的碳元素从低碳钢中扩散到了复合耐磨层中,属于明显的上坡扩散现象。双金属复合耐磨板样品的冲击韧性为17.5 J/cm2,与其他高铬铸铁耐磨材料相比,有了明显的提升。双金属复合耐磨板界面结合处的剪切强度达到632 MPa。样品显微硬度分布从低碳钢层向复合耐磨层呈现增长的趋势。复合耐磨层内的宏观硬度均匀,平均值为 45.3 HRC。样品经过淬火后,复合耐磨层内发生了马氏体转变,组织由M7C3和M6C两种碳化物、马氏体和残余奥氏体以及从基体析出的二次碳化物组成。且随着淬火温度的升高,马氏体量逐渐增多,残余奥氏体量减少,M7C3型碳化物数量有所增加,样品的硬度也明显升高,在1040℃时达到最大值65 HRC。对硬度最优的1040℃淬火样品进行回火处理后,马氏体发生了分解,复合耐磨层内组织主要由M7C3、M6C两种碳化物和回火索氏体组成。随着回火温度的升高,M23C6型碳化物析出数量明显增加,且在550℃以上时,出现聚集长大的趋势。在500℃回火时硬度达到峰值为57 HRC,随着回火温度的升高,硬度呈下降趋势。对1040℃淬火以及不同温度回火的样品进行冲击韧性测试,结果显示,回火样品的冲击韧性明显优于淬火样品,在550℃回火时冲击韧性最高为35.8 J/cm2,且随着回火温度的升高,冲击韧性先升高后下降。在磨粒磨损测试中,淬火+回火处理后样品的耐磨性明显优于商用高铬铸铁Cr16磨球。综合考虑硬度、冲击韧性和耐磨性等性能,确定双金属复合耐磨板的最佳热处理工艺为1040℃风冷淬火,550℃回火。

关键词：耐磨性双金属复合表面液相烧结冲击韧性

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双金属复合铸造工艺的研究

双金属复合铸造工艺的研究

作者：张军郑州大学

学位级别：硕士

随着工业的发展，耐磨金属的需求量越来越大，同时对耐磨金属的性能也提出了新的要求。但是一种材料同时具有高韧性和高强度这两种性能在实际中很难发现。而双金属复合材料正好满足这些要求。双金属复合材料可用于表面要求良好的耐磨性... 详细信息

随着工业的发展，耐磨金属的需求量越来越大，同时对耐磨金属的性能也提出了新的要求。但是一种材料同时具有高韧性和高强度这两种性能在实际中很难发现。而双金属复合材料正好满足这些要求。双金属复合材料可用于表面要求良好的耐磨性，整体要求具有很高的韧性，而采用单一材料无法满足的重要部件。为此双金属复合铸造工艺的研究就显得相当重要。本文采用复合铸造工艺制备高铬铸铁／碳钢复合锤头，重点讨论工艺参数对界面结合的影响。最终确定适宜生产的简单高效的双金属复合铸造工艺，得出优化的工艺参数。锤式破碎机的锤头的韧性和耐磨性要求都非常高。综合考虑，外材选用高铬铸铁，通过控制化学成分和热处理工艺能形成耐磨基体和高硬度碳化物，因此抗磨性较好。芯材选用碳钢，不同的热处理工艺对它影响较小。选用这两种材料的复合加上优化的工艺条件可以实现两种金属冶金结合。本文在给定高铬铸铁的浇注温度与碳钢的预热温度的情况下计算出两者结合的体积比，同时在体积比下研究了高铬铸铁的浇注温度与碳钢的预热温度的关系。选择合适的体积比、高铬铸铁的浇注温度与碳钢的预热温度是非常重要的。高铬铸铁导热率低，凝固过程表面和内部会出现较陡峭的温度梯度，为了避免热应力的产生，淬火过程包括加热、在奥氏体温度下进行脱稳处理、冷却三个步骤。对试样的金相组织研究分析表明：高铬铸铁在冷却的过程中将过热热量带给了碳钢，随着工艺参数的优化，界面原子通过扩散迁移使界面结合由机械结合过渡到冶金结合，复合层呈犬牙交错状最好。复合层组织为断续分布的CrC共晶碳化物、马氏体和少量残余奥氏体，基体组织为珠光体+铁素体。对试样的力学性能研究分析表明：提高浇注时复合试样的整体温度有利于加大界面两侧的原子扩散的数量，使扩散层变宽，对提高界面的结合强度有利。适当的提高高铬铸铁的浇注温度和碳钢的预热温度以及增大液固体积比是增强界面结合力学性能的关键。显微硬度表明：机械结合的界面存在脆性相;剪切强度表明：提高体积比可以明显提高界面结合强度，同时体积比过大时也明显降低锤头的整体强韧性。增加芯材的预热温度和高铬铸铁的浇注温度可以提高界面结

关键词：镶铸双金属复合感应加热界面锤头

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双金属复合锤头液态模锻成型工艺与性能研究

双金属复合锤头液态模锻成型工艺与性能研究

作者：单爱丽北京交通大学

学位级别：硕士

针对重力铸造高铬铸铁/碳钢双金属复合锤头存在的成型不完整、铸件开裂及内部缩松等问题,本文提出采用液态模锻的方法,在高铬铸铁液凝固过程施加压力使界面结合牢靠、细化晶粒尺寸,同时利用数值模拟与工艺试验结合的手段,对液锻工艺与... 详细信息

针对重力铸造高铬铸铁/碳钢双金属复合锤头存在的成型不完整、铸件开裂及内部缩松等问题,本文提出采用液态模锻的方法,在高铬铸铁液凝固过程施加压力使界面结合牢靠、细化晶粒尺寸,同时利用数值模拟与工艺试验结合的手段,对液锻工艺与模具进行设计,最终得到成型良好的双金属复合锤头产品。然后对高铬铸铁部分进行亚温热处理研究,实现了组织性能的优化。首先,以高铬铸铁/碳钢双金属复合锤头为对象进行了液锻复合工艺方案、工艺参数及模具的设计。模具型腔设计采用一模四件,提高了生产效率。金属液自上而下充满料筒,采用上压头间接挤压使其流入型腔,随后压力持续作用完成成型,消除了卷气、夹杂和缩孔缺陷。针对这个过程,对液锻工艺参数进行合理设计,并对复合锤头液锻模具的压射充型机构、卸料及顶杆机构、模温调节机构等进行了全面的设计计算,采用SOLIDWORKS软件绘制模具图纸并明确了技术要求与动作流程。其次,利用ProCAST模拟软件模拟得到了最佳液锻工艺参数为:浇注温度1520℃、模具预热温度220℃、压力100 MPa、保压时间80 s,为液锻复合锤头的工艺试验提供了参考与指导。第三,进行了高铬铸铁/碳钢双金属复合锤头液态模锻工艺试验,对实际生产时出现的多腔液锻非均匀充填、下压头退回困难、合模不严及铸件出现的缺陷等实际问题进行了理论分析,并提出了解决方案。最后,为降低成本且避免高温淬火致铸件开裂,制定了双金属复合锤头亚温热处理工艺方案,探究组织性能受不同亚临界热处理温度的影响规律。结果表明,亚温热处理可以改变液锻高铬铸铁组织的形态、尺寸和数量。500℃热处理后的组织与液锻态组织相比,其马氏体具有更规则的尺寸,此外共晶碳化物和条状、六边形块状的MC型碳化物尺寸增大。当热处理温度为530和550℃时,马氏体相增多,530℃时碳化物的尺寸差异过大,550℃时碳化物形状由锋利的针状和棒状组成。当热处理温度为580和630℃时,马氏体含量过多且形状粗大,此时碳化物为针状。亚温热处理对硬度的影响规律为:当热处理温度从500℃升高至530℃时,合金硬度显著提高,温度继续升高至630℃,硬度迅速下降,总体呈先增后减的趋势。亚温热处理对冲击韧性的影响规律为:当热处理温度为500℃时,合金的韧性比对照组提高了0.9 J/cm,随后温度升高,合金的韧性显著降低。韧性和硬度兼优的亚临界热处理温度为500℃,此时合金冲击韧性达到7.2 J/cm;同时,硬度达到了55 HRC。

关键词：高铬铸铁/碳钢双金属复合液态模锻亚温热处理组织性能

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型内感应加热双金属复合磨辊的研制

铸造 2005年第2期54卷 190-192页

作者：吴振卿卢广玺关绍康孙玉福赵靖宇潘继民汤文博郑州大学材料工程学院河南郑州450002

双金属复合磨辊复合层采用高铬铸铁,基体辊芯采用碳素结构钢。采用型内感应加热工艺进行复合。造型时辊芯预先放置在砂型中,复合时将包含有辊芯的砂型整体放入到感应圈内采用中频感应原理对辊芯进行预热,达到预定温度后浇注并继续进行加... 详细信息

双金属复合磨辊复合层采用高铬铸铁,基体辊芯采用碳素结构钢。采用型内感应加热工艺进行复合。造型时辊芯预先放置在砂型中,复合时将包含有辊芯的砂型整体放入到感应圈内采用中频感应原理对辊芯进行预热,达到预定温度后浇注并继续进行加热,复合层将基体辊芯包覆后停止加热并继续浇注,使金属液充满冒口。所得到的双金属复合磨辊结合界面为完全冶金结合。经过热处理后,复合层组织为断续分布的Cr7C3共晶碳化物+马氏体+少量残余奥氏体,基体组织为珠光体+铁素体。应用于破碎粉磨石灰石和钛铁矿的结果表明,双金属复合磨辊使用寿命是高锰钢磨辊的3倍左右。

关键词：双金属复合磨辊型内感应加热高铬铸铁高锰钢

高钒高速钢/碳钢双金属复合锤头铸造工艺的改进

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铸造 2005年第8期54卷 787-790页

作者：邵抗振魏世忠龙锐河南科技大学材料科学与工程学院河南省耐磨材料工程技术研究中心河南洛阳471003 河南省耐磨材料工程技术研究中心

采用了液-固双金属复合铸造的方法制造了高钒高速钢/碳钢复合锤头,研究了在不同工艺条件下,锤头的复合情况及组织形态。结果表明,锤柄不处理或经过机械方法除锈后,均没有完全复合;而经过酸洗处理的锤柄,复合效果很好,能够实现完全的冶... 详细信息

采用了液-固双金属复合铸造的方法制造了高钒高速钢/碳钢复合锤头,研究了在不同工艺条件下,锤头的复合情况及组织形态。结果表明,锤柄不处理或经过机械方法除锈后,均没有完全复合;而经过酸洗处理的锤柄,复合效果很好,能够实现完全的冶金结合。在浇注前对锤柄进行预热处理,减少了锤柄对外层材料的激冷作用,有利于获得理想的界面组织,促进了界面结合。

关键词：双金属复合高钒高速钢复合锤头冶金结合

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型内感应加热铝-钢双金属复合界面的研究

热加工工艺 2007年第9期36卷 61-62,66页

作者：张跃杨秀伦古朝阳汤梅吴振卿郑州大学材料工程学院河南郑州450002 北京有色金属研究总院北京10088

双金属复合铸件外圈采用铸造铝合金,内圈选取碳素结构钢,采用型内感应加热工艺进行复合。造型时内层钢套预先放置在砂型中,复合时将包含有钢套的砂型整体放入到感应圈内采用中频感应原理对钢套进行预热,达到预定温度后浇注并继续进行加... 详细信息

双金属复合铸件外圈采用铸造铝合金,内圈选取碳素结构钢,采用型内感应加热工艺进行复合。造型时内层钢套预先放置在砂型中,复合时将包含有钢套的砂型整体放入到感应圈内采用中频感应原理对钢套进行预热,达到预定温度后浇注并继续进行加热,复合层将基体钢套包覆后停止加热。所得到的双金属复合铸件结合界面为完全冶金结合,复合层组织为连续分布FeAl_3与Fe_2Al_5中间化合物,界面结合强度为76.4MPa。

关键词：双金属复合铝-钢感应加热

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机械振动对双金属复合铸造行为的影响

铸造技术 2017年第2期38卷 377-381页

作者：李远扬陈维平郑开宏王娟郑志斌华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641 广东省材料与加工研究所广东广州510070 广东省金属强韧化技术与应用重点实验室广东广州510650

通过铸造方式制备高铬铸铁-合金钢双金属复合组织,观察机械振动对双金属复合界面的影响。利用光学显微镜、扫描电子显微镜观察界面金相组织,以及扫描Fe、Cr元素在界面过渡区域分布情况;利用显微硬度计测量界面两侧硬度变化;通过拉伸和... 详细信息

通过铸造方式制备高铬铸铁-合金钢双金属复合组织,观察机械振动对双金属复合界面的影响。利用光学显微镜、扫描电子显微镜观察界面金相组织,以及扫描Fe、Cr元素在界面过渡区域分布情况;利用显微硬度计测量界面两侧硬度变化;通过拉伸和冲击试验测量界面结合力学性能。合适的振动频率能有效的改善铸造品质,提高元素扩散效率,高铬铸铁与合金钢实现良好的冶金结合。

关键词：双金属复合机械振动界面

过共晶高铬铸铁双金属复合锤头的制备及组织分析

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过共晶高铬铸铁双金属复合锤头的制备及组织分析

作者：周向葵东北大学

学位级别：硕士

锤式破碎机锤头材料存在耐磨损性能差、硬度和韧性偏低、使用寿命较短、容易断裂等问题和不足,不能满足锤头的工况要求。本文选用耐磨性能较好的过共晶高铬铸铁和韧性好的碳钢分别作为锤头的工作面和非工作面,采用双液浇注的方法,制备... 详细信息

锤式破碎机锤头材料存在耐磨损性能差、硬度和韧性偏低、使用寿命较短、容易断裂等问题和不足,不能满足锤头的工况要求。本文选用耐磨性能较好的过共晶高铬铸铁和韧性好的碳钢分别作为锤头的工作面和非工作面,采用双液浇注的方法,制备了过共晶高铬铸铁—碳钢双金属复合锤头。由于过共晶高铬铸铁与亚共晶高铬铸铁不同,前者碳含量和铬含量较高,所以过共晶高铬铸铁中的碳化物数量比较多,会导致硬度和耐磨性能比亚共晶高铬铸铁有明显的提高,但是过共晶高铬铸铁在其凝固过程当中有粗大的初生碳化物析出,而这些粗大的碳化物消弱了基体之间的联系,这必然降低材料的耐磨性能。本文在合理的过共晶高铬铸铁成分基础上,通过不同铸型获得不同的冷却速度来研究冷却速率对过共晶高铬铸铁组织的影响,同时了研究浇注温度的改变对过共晶高铬铸铁中初生碳化物的影响,在此基础上,本文采用双液浇注法(先浇注碳钢,后浇注过共晶高铬铸铁)试制了双金属复合锤头,研究了不同铸型对双金属浇注实验中过共晶高铬铸铁组织的影响。在细化过共晶高铬铸铁的组织,提高其硬度及耐磨性能的前提下,通过改变不同的浇注温度以及不同的界面温度,研究了不同工艺参数对过共晶高铬铸铁和碳钢双金属复合锤头微观结构的影响。研究表明：当铸型的冷却速度提高后,过共晶高铬铸铁组织中初生M7C3型碳化物显著改变,M7C3碳化物由粗大板条状变为细小的六角形块状,而且数量增多,分布也更均匀。形态的改变使M7C3碳化物对基体的割裂作用大大减小,基体的连续程度也有所增加。细化后初生M7C3碳化物的等效直径约为6.7μm,过共晶高铬铸铁的硬度在快冷铸型中达到HRC54.5。在冷却速度一定的条件下,随着浇注温度的提高,过共晶高铬铸铁组织中的初生M7C3型碳化物变化不大。但是在制备双金属复合锤头时,当界面温度在1370℃-1420℃,过共晶高铬铸铁的浇注温度为1450℃-1500℃时,能够细化高铬铸铁的组织,提高硬度,并能实现过共晶高铬铸铁和碳钢的良好冶金结合,结合层厚度约为20-30μm。

关键词：过共晶高铬铸铁初生碳化物双金属复合结合层