CN102173118A - 用于耐火砖模具的复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于耐火砖模具的复合材料,包括铁钒合金钢和Q235钢,其中铁钒合金钢为覆层,覆盖于以Q235钢为材质的基体上。制备过程中,首先采取热轧的方法,将低钒含量的Fe-V合金与Q235钢复合,再对复合材料进行渗碳处理,以提高覆层的硬度和耐磨性,最后对复合材料进行淬火加回火处理。这样,复合材料的Fe-V合金覆层的硬度将达到HRC65左右,并具有很好的耐磨性。经反复多次的研究和实践证明,将该复合材料用于耐火砖模具,其使用寿命是常规耐火砖用模具钢(Q235渗碳处理)的2倍以上。

Description

用于耐火砖模具的复合材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种复合材料,尤其涉及一种由合金钢与Q235钢复合而成的材料,及其该复合材料的制备方法和在耐火砖模具中的应用。
背景技术
[0002] 耐火砖是用作建筑窑炉和各种热工设备的高温建筑材料和结构材料,尺寸精度要求较高,必须用模具生产才能保证其尺寸精度。
[0003] 在耐火砖的压制过程中,模具承受压力和表面摩擦力,这里的压力并不是太大,所以,为了节约模具的成本,耐火砖模具常用Q235钢,就能满足心部的强度要求。但耐火砖的主要成分是金属化合物和粘结剂,模具在反复多次的工作过程中易产生磨损,磨损是模具失效的主要形式。
[0004] 为降低模具磨损,提高模具的使用寿命,目前人们多使用的方法是渗碳、渗硼等表面处理,这种处理方法能使模具表面的硬度达到HRC60左右,对模具寿命的提高是有限的。 本发明采用了合金钢与Q235复合后渗碳的方法,在模具表面上得到合金钢的渗碳组织,使模具的硬度、耐磨性有显著提高。
发明内容
[0005] 本发明的一个目的是提供一种耐火砖模具用复合材料,使用两种不同特性的钢材复合,获取一种硬度和耐磨性较高的材料。
[0006] 本发明的另一个目的是提供一种耐火砖模具用复合材料的制备方法。
[0007] 本发明的另一个目的是提供一种用于耐火砖模具的高硬度和高耐磨性的合金钢复合材料。
[0008] 本发明所述的一种用于耐火砖模具的复合材料,包括铁钒O^e-V)合金钢和Q235 钢。以铁钒合金钢为覆层,覆盖于以Q235钢为材质的基体上。
[0009] 铁钒合金钢为低钒铁钒合金钢,其中元素V的质量百分数含量为3. 50-3. 70。
[0010] Q235钢(《钢铁产品牌号表示方法》(GB221-1979))为屈服点(σ s)为235MPa的碳素结构钢。
[0011] 优选的,所述的铁钒合金钢的其它化学成分(质量百分数)为:C :0. 08-0. 10 ;Si : 0. 030-0. 034 ;Cr :0. 010-0. 015 ;Mn :0. 20-0. 25 ;V :3. 50-3. 70 ;S : ( 0. 01 ;P : ( 0. 008 ; 其余是狗和杂质。所述Q235钢,其化学成分(质量百分数)为:C:0. 14-0. 22 % ;Mn : 0. 30-0. 65 ;Si :^ 0. 30 ;S :^ 0. 050 ;P :^ 0. 045 ;其余是 Fe 和杂质。
[0012] 本发明所述的用于耐火砖模具的复合材料,其制备方法如下:
[0013] 1)铁钒合金钢经冶炼和锻造后,最终轧制成厚度为5. Omm的板材;
[0014] 2)将步骤1所得的铁钒合金钢板的表面做磨削,除去表面氧化层。
[0015] 3)将厚度为IOOmm的Q235钢板的一个表面磨削,除去表面氧化层。
[0016] 4)将步骤2所得的铁钒合金钢板覆于步骤3所得的Q235钢板上,使两种钢板的无氧化层表面相互接触,并把四周完全焊接。
[0017] 5)将步骤4所得的材料,在电阻炉中加热,加热温度为1100-1120°C,保温50min 后,进行轧制,轧制的压下量为25mm。
[0018] 6)将步骤5)得到的板材置于气体渗碳炉,在915-920°C下,渗碳4小时,渗碳碳势为1. 05-1. 15%碳,之后迅速空气冷却;
[0019] 7)最后,将步骤6)所得的渗碳复合材料,先经840-850°C油中淬火,再进行 190-200°C回火2小时。
[0020] 由上述方法制得的用于耐火砖模具的复合材料的表面i^e-V合金硬度为HRC65以上,作为耐火砖模具的材料使用具有很强的耐磨性和很高的硬度,使用寿命是常规模具钢 (Q235渗碳处理)的2倍以上。
[0021] 本发明技术方案实现的有益效果:
[0022] 本发明公开了一种用于耐火砖模具的复合材料,以低钒渗碳的ί^-V合金为覆层, 以低碳钢为材质的基体。覆层上含有细小均勻碳化物,大大提高了材料的硬度,尤其是在提高耐磨性能方面有更突出的作用。该材料的在耐火砖模具上具有很好的应用前景。
具体实施方式
[0023] 以下详细描述本发明的技术方案。
[0024] 实施例1
[0025] 含钒3. 5wt%铁钒合金钢经冶炼和锻造后,最终轧制成厚度为5. Omm的板材,然后磨削表面,除去氧化层。
[0026] 磨削厚度为IOOmm的Q235钢板的一个表面,除去氧化层。
[0027] 把除去氧化层的铁钒合金钢板覆于除去氧化层的Q235钢板上,注意要使两个无氧化表面相互接触,四周完全焊接。之后在电阻炉中加热,加热温度为1100°C,并保温 50min,接着进行轧制,轧制的压下量为25mm。
[0028] 把轧制后的板材置于气体渗碳炉中,在920°C下,渗碳4小时,渗碳碳势为1. 15% 碳,之后迅速空气冷却的渗碳复合材料。
[0029] 把渗碳复合材料,先经850°C油中淬火后,再在190°C回火2小时得用于耐火砖模具的复合材料,材料表面的I^e-V合金硬度为HRC65以上。
[0030] 实施例2
[0031] 含钒3. 铁钒合金钢经冶炼和锻造后,最终轧制成厚度为5. Omm的板材,然后磨削表面,除去氧化层。
[0032] 磨削厚度为IOOmm的Q235钢板的一个表面,除去氧化层。
[0033] 把除去氧化层的铁钒合金钢板覆于除去氧化层的Q235钢板上,注意要使两个无氧化表面相互接触,四周完全焊接。之后在电阻炉中加热,加热温度为1106°C,并保温 50min,接着进行轧制,轧制的压下量为25mm。
[0034] 把轧制后的板材置于气体渗碳炉中,在920°C下,渗碳4小时,渗碳碳势为1. 12% 碳,之后迅速空气冷却的渗碳复合材料。
[0035] 把渗碳复合材料,先经840°C油中淬火后,再在194°C回火2小时得用于耐火砖模具的复合材料,材料表面的I^e-V合金硬度为HRC65以上。[0036] 实施例3
[0037] 含钒3. 57wt%铁钒合金钢经冶炼和锻造后,最终轧制成厚度为5. Omm的板材,然后磨削表面,除去氧化层。
[0038] 磨削厚度为IOOmm的Q235钢板的一个表面,除去氧化层。
[0039] 把除去氧化层的铁钒合金钢板覆于除去氧化层的Q235钢板上,注意要使两个无氧化表面相互接触,四周完全焊接。之后在电阻炉中加热,加热温度为1117°C,并保温 50min,接着进行轧制,轧制的压下量为25mm。
[0040] 把轧制后的板材置于气体渗碳炉中,在920°C下,渗碳4小时,渗碳碳势为1. 10% 碳,之后迅速空气冷却的渗碳复合材料。
[0041] 把渗碳复合材料,先经841°C油中淬火后,再在197°C回火2小时得用于耐火砖模具的复合材料,材料表面的I^e-V合金硬度为HRC65以上。

Claims (7)

1. 一种用于耐火砖模具的复合材料,由铁钒合金钢和Q235钢组成,其中所述的铁钒合金钢为覆层,覆盖于以所述的Q235钢为材质的基体上。
2.根据权利要求1所述的用于耐火砖模具的复合材料,其特征是所述的铁钒合金钢的钒含量为 3. 50-3. 70wt%o
3.根据权利要求2所述的用于耐火砖模具的复合材料,其特征是按质量百分数计,所述的铁钒合金钢还含有的其它化学成分为:C :0. 08-0. 10 ;Si :0. 030-0. 034 ;Cr :0. 010-0. 015 ;Mn :0. 20-0. 25 ;V :3. 50-3. 70 ;S :^ 0. 01 ;P :^ 0. 008 ;其余是 Fe 和杂质。
4.根据权利要求1所述的用于耐火砖模具的复合材料,其特征是按质量百分数计, 所述的Q235钢含有的其它化学成分为:C :0. 14-0. 22% ;Mn :0. 30-0. 65 ;Si :^ 0. 30 ;S : (0. 050 ;P :^ 0. 045 ;其余是 Fe 和杂质。
5. 一种用于耐火砖模具的复合材料的制备方法,步骤如下:1)将铁钒合金钢经冶炼和锻造后,最终轧制成厚度为5. Omm的板材;2)将步骤1所得的铁钒合金钢板的表面做磨削,除去表面氧化层;3)将厚度为IOOmm的Q235钢板的一个表面磨削,除去表面氧化层;4)将步骤2所得的铁钒合金钢板覆于步骤3所得的Q235钢板上,使两种钢板的无氧化层表面相互接触,并把四周完全焊接;5)将步骤4所得的材料,在电阻炉中加热,加热温度为1100-1120°C,保温50min后,进行轧制,轧制的压下量为25mm;6)将步骤幻得到的板材置于气体渗碳炉,在915-920°C下,渗碳4小时,渗碳碳势为1. 05-1. 15%碳,之后迅速空气冷却;7)将步骤6)所得的渗碳复合材料,先经840-850°C油中淬火,再进行190-200°C回火2 小时。
6.根据权利要求5所述的耐火砖模具用复合材料的制备方法,其特征是所述的铁钒合金钢的钒含量为3. 50-3. 70wt%。
7. 一种根据权利要求5或6所述的耐火砖模具用复合材料的制备方法制得的合金钢复合材料。
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