CN104625640A - 一种耐磨层压双金属复合材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐磨层压双金属复合材料的制造方法，经原料选择、耐磨复层材料结合界面选择、制坯原料的坡口设置、制坯、轧制、球化退火、涂防氧化涂料后，制得耐磨层压双金属复合材料。具有碳钢基层材料加工性，同时又具有耐磨材料的耐磨性；用该复合组坯加工制作的管材、结构型材等，不仅具有碳钢结构管的加工性，还具有耐磨性，同时耐磨复层不易破碎脱落。因此，该新型复合材料在特殊领域可以代替单纯使用耐磨高锰钢材料应用于各行各业，其作为节能环保材料，日益受到人们的青睐，并将逐步代替纯高锰钢及碳钢的应用领域。

Description

一种耐磨层压双金属复合材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种耐磨层压双金属复合材料及其制造方法，属于复合材料生产技术领域。

背景技术

耐磨钢板因具有高耐磨性能和较好冲击性能好而广泛应用于冶金、煤炭、水泥、电力、玻璃、矿山、建材、砖瓦等行业，与其他材料相比，有很高的性价比，已经受到越来越多行业和厂家的青睐。目前，常用的耐磨钢板是在韧性、塑性较好的普通低碳钢或者低合金钢表面通过堆焊方法复合一定厚度的硬度较高、耐磨性优良的合金耐磨层而制成的板材产品。另外，还有铸造耐磨钢板和合金淬火耐磨钢板。

这种传统的耐磨钢板的制造方法不仅存在着工艺技术复杂、成本较高、劳动强度大等缺陷，而且更大的问题在于不能制造出薄规格、能成卷的耐磨钢卷，限制了耐磨钢板的应用领域和范围。

目前国内有些公司在制造泵车输送管道时，分别采用Q235\Q345与耐磨材料按预设尺寸制造成管道，再经过相应预处理后采取膨扩法将耐磨管作为耐磨复层内侧层，与Q235\Q345碳钢管作为外层复合在一起，用于传送水泥浆液。这种复合管的制作依靠预先给予的外力，使两材料机械结合为一体。这种复合管在使用过程中暴露出大量的问题，如管道输送的浆液在传送过程中在管壁凝固，降低了管径的大小影响了传送流量。清理凝固的浆液通常采用物理方式-敲打的方式，在清除过程中容易将复层敲碎，敲碎的复层随后整块脱落，严重影响了管子的使用性能与寿命。更换管道需要一定的时间周期，增加了制造与维修成本，影响了产品及客户的声誉，同时也影响了用户工程项目的进度安排，妨碍了施工计划。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨层压双金属复合材料及其制造方法，该方法适宜性较强，组坯时该工艺不受材料厚度影响，在大轧制力环境下复层材料延展性较好、较均匀，能生产出薄规格的耐磨层压双金属复合材料卷（板），既能保证加工成型性又能保证材料的耐磨性能。

本发明采用的技术方案如下：一种耐磨层压双金属复合材料的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤（1），制坯原料选择：基层材料选用普通碳素钢或低合金钢，耐磨复层材料选用中碳低合金耐磨钢或高碳低合金耐磨钢；

步骤（2），耐磨复层材料结合界面选择：对耐磨复层材料基板脱碳层深度进行检测，选择脱碳层较深的一面作为与基层材料相结合的耐磨复层材料结合界面，另一面为非结合面；

步骤（3），制坯原料的坡口设置：分别在矩形基层材料和矩形耐磨复层材料的长边和短边设置坡口，同时分别在基层材料和耐磨复层材料的短边两端分别设置能放置排气管的凹槽；

步骤（4），制坯：将步骤（1）选好的基层材料和耐磨复层材料采用常规机械方法进行复合界面处理至结合界面洁净，将耐磨复层材料与基层材料迭加成对，并使步骤（2）选好的耐磨复层材料的结合界面与基层材料相贴，之后进行下列A或B之一的单面制坯：

A、埋弧焊焊接真空制坯：

步骤A1，选择干燥、无油、无锈的普碳钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油和无锈；选择碱性焊剂，并在焊接前将焊剂在300~400℃下烘焙1~2小时；

步骤A2，在焊接电压为35±10V，焊接电流为400±150A，焊接速度为0.2~1.0m/min，坡口深度大于或等于10mm，坡口角度大于或等于90°，层间温度为80±40℃条件下，对耐磨复层材料与基层材料的长边和短边坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接；

步骤A3，第Ⅰ道焊接时，先偏向基层材料侧进行第一焊，焊接完成后直接偏向耐磨复层材料侧进行第二焊，第Ⅰ道焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度；

步骤A4，第Ⅰ道焊接完成后，偏向基层材料侧进行第一焊，焊接完成后偏向耐磨复层材料侧直接进行第二焊，焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料与耐磨复层材料中间进行第三焊，且第三焊时，边焊接边清理焊渣，直至完成第Ⅱ道焊接；

步骤A5，第Ⅱ道焊接完成后，偏向基层材料侧直接进行第一焊，焊接完成后偏向耐磨复层材料侧直接进行第二焊，焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料与耐磨复层材料之间进行第三、第四…第N焊，且边焊接边清理前一焊的焊渣，直至完成第Ⅲ道焊接；

如此，重复步骤A5完成第Ⅳ、Ⅴ……N道焊接，每一道焊接的第一焊均偏向基层材料侧，第二焊均偏向耐磨复层材料侧，且第二焊完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料与耐磨复层材料之间完成第三、四、…N焊，且边焊接边清理前一焊的焊渣，同时焊接是连续的不间断焊接，直至耐磨复层材料和基层材料长边和短边坡口满焊完成；

步骤A6，在耐磨复层材料和基层材料短边两端的凹槽中放置排气管后，按常规方法焊接排气管于凹槽中，之后经排气管对耐磨复层材料和基层材料抽真空，再充入氩气后，封堵排气管管口，得到基层与耐磨复层材料焊接成一体的单面真空坯；

B、熔化极气体保护焊焊接真空制坯：

步骤B1，选择干燥、无油、无锈的普通碳钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油和无锈；

步骤B2，在焊接电压为30±10V，焊接电流为230±70A，焊接速度为0.2~1.5m/min，坡口深度大于或等于10mm，坡口角度大于或等于90°，CO₂气体流量为5~18L/min，层间温度为80±40℃条件下，对耐磨复层材料和基层材料长边和短边坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接；

步骤B3，第Ⅰ道焊接时，从基层材料侧进行第一焊，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第一焊与耐磨复层材料之间进行第二焊，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅰ道焊接；

步骤B4，第Ⅰ道焊接完成后，从基层材料侧进行第Ⅱ道焊接的第一焊，在第一焊的基础上进行第二焊，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第二焊与耐磨复层材料之间进行第三焊，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅱ道焊接；

步骤B5，第Ⅱ道焊接完成后，从基层材料侧进行第Ⅲ道焊接的第一焊，在第一焊的基础上进行第二、第三焊，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第三焊与耐磨复层材料之间进行第四焊，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅲ道焊接；

如此，重复步骤B5完成第Ⅳ、Ⅴ……N道焊接，每一道焊接的第一焊均从基层材料侧焊起，并不断自下往上垒焊，在进行最后一焊前，快速清理耐磨复层材料侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在倒数第二焊与耐磨复层材料之间进行最后一焊，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，焊接过程是连续的不间断焊接，直至耐磨复层材料和基层材料长边和短边坡口满焊完成；

步骤B6，在耐磨复层材料和基层材料短边两端的凹槽中放置排气管后，按常规方法焊接排气管于凹槽中，之后经排气管对耐磨复层材料和基层材料抽真空，再充入氩气后，封堵排气管管口，得到基层与耐磨复层材料焊接成一体的单面真空坯；

步骤（5），轧制：将步骤（4）所得单面真空坯送入热轧加热炉内，进行常规加热后，以首端在前，尾端在后的位置，送入常规轧机上轧制成耐磨复合材料热轧卷，其轧制条件如下：开轧温度为1200±100℃，终轧温度为900±50℃，卷取温度为710±50℃；

步骤（6），球化退火：将步骤（5）轧制所得耐磨复合材料热轧卷进行下列球化退火处理：

步骤（6.1），将耐磨复合材料热轧卷置于罩式炉中，保持炉内气氛为纯氮气，氧气的含量为0%，压力为65~70mbar；

步骤（6.2），升温：按升温速率为250-300℃/h，将炉内温度升至680±60℃；

步骤（6.3），保温：经步骤（6.2）升温至680±60℃后保温8～14h；

步骤（6.4），冷却：经步骤（6.3）保温后，以1-2℃/min的速度，使复合板卷随炉冷却至580±60℃后，风冷至炉内温度为380±10℃后，水冷至110±10℃时，将复合板卷取出，炉外风冷至室温，即得耐磨层压双金属复合材料。

所述步骤（1）的基层材料选用Q235钢、Q345钢、St12钢或Q195钢。

所述步骤（1）的耐磨复层材料选用65Mn弹簧钢、55SiMnVB弹簧钢或60Si2Mn弹簧钢。

进一步优选的是，所述单面真空坯在送入热轧加热炉前，对耐磨复层材料外表面涂覆常规的高温防氧化防脱碳涂料，防止耐磨材料表面氧化形成脱碳层。

所述步骤（1）的基层材料和耐磨复层材料是按下列尺寸要求进行切割：基层材料和耐磨复层材料切割成矩形，且二者的宽度偏差≤3mm，对角线偏差≤10mm。

所述步骤（3）的坡口设置是按下列尺寸要求进行：矩形基层材料和矩形耐磨复层材料的长边的坡口尺寸为：30×30mm、短边的坡口尺寸为：40×40mm。如图1和2所示。

所述步骤（3）的凹槽是带有排气孔的凹槽，排气孔距矩形基层材料和矩形耐磨复层材料的短边的端部100mm。

所述步骤（4）的复合界面处理是对基层材料表面进行打磨，打磨要求为：打磨面平整，不能有凹坑、凸起、直径≥2mm的砂眼等缺陷存在，打磨面呈现金属光泽，不能有氧化皮残留。

所述步骤（4）的耐磨复层材料的结合界面与基层材料相贴时，要求基层材料和耐磨复层材料的错边量≤4mm。

所述步骤（4）中步骤A6、B6的抽真空是在真空度为-0.085MPa下抽真空25～35分钟。

本发明具备的优点：本发明用基层材料与耐磨复层材料通过热轧复合而成结合强度高的单层复合材料。是针对两种不同材质的金属（耐磨材料+普碳钢）通过冶金复合形成一种新的耐磨材料的方法，用该复合组坯加工制作的板材，具有碳钢基层材料加工性，同时又具有耐磨材料的耐磨性；用该复合组坯加工制作的管材、结构型材等，不仅具有碳钢结构管的加工性，还具有耐磨的耐磨性同时耐磨复层不易破碎脱落等特性。因此，该新型复合材料在特殊领域可以代替单纯使用耐磨高锰钢材料应用于各行各业，其作为节能环保材料，日益受到人们的青睐，并将逐步代替纯高锰钢及碳钢的应用领域。该新型材料满足组坯生产及轧制的高要求。

附图说明

图1为步骤（3）中矩形长边的坡口尺寸示意图；

图2为步骤（3）中矩形短边的坡口尺寸示意图；

图3为本发明耐磨复合组坯的结构示意图；

图4为步骤（4）中的埋弧焊焊接示意图；

图5为步骤（4）中的熔化极气体保护焊焊接示意图。

图3、图4中：1-耐高温防氧化涂料、2-耐磨复层材料、3-焊缝、4-排气管、5-基层材料、6-焊枪、7-焊丝、311—第Ⅰ道焊接的第一焊、312-第Ⅰ道焊接的第二焊、321—第Ⅱ道焊接的第一焊、322—第Ⅱ道焊接的第二焊、331—第Ⅲ道焊接的第一焊、332—第Ⅲ道焊接的第二焊、341—第Ⅳ道焊接的第一焊，342—第Ⅳ道焊接的第二焊。

图5中：2-耐磨复层材料、3-焊缝、4-排气管、5-基层材料、6-焊枪、7-焊丝、31—第Ⅰ道焊接的第一焊、32—第Ⅰ道焊接的第二焊、33—第Ⅱ道焊接的第一焊、34—第Ⅱ道焊接的第三焊，35—第Ⅲ道焊接的第一焊、36—第Ⅲ道焊接的第四焊，37—第Ⅳ道焊接的第一焊、38—第Ⅳ道焊接的第五焊。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

步骤（1），制坯原料选择：基层材料选用普通碳素钢，耐磨复层材料选用中碳低合金耐磨钢；耐磨复层材料厚度为85mm、基层材料厚度为68mm；基层材料和耐磨复层材料按下列尺寸要求进行切割：基层材料和耐磨复层材料切割成矩形，且二者的宽度偏差≤3mm，对角线偏差≤10mm；

步骤（2），耐磨复层材料结合界面选择：对耐磨复层材料的脱碳层深度进行检测，选择脱碳层较深的一面作为与基层材料相结合的耐磨复层材料结合界面，另一面为非结合面；

步骤（3），制坯原料的坡口设置：分别在基层材料和耐磨复层材料的矩形长边和矩形短边设置坡口，矩形长边的坡口尺寸为：30×30mm、矩形短边的坡口尺寸为：40×40mm，如图1和2所示；同时分别在基层材料和耐磨复层材料的矩形短边两端分别设置能放置排气管的凹槽，凹槽带有排气孔，排气孔距矩形短边的端部100mm；

步骤（4），制坯：将步骤（1）选好的基层材料和耐磨复层材料采用常规机械方法进行复合界面处理至结合界面洁净，将耐磨复层材料与基层材料迭加成对，并使步骤（2）选好的耐磨复层材料的结合界面与基层材料相贴，且基层材料和耐磨复层材料的错边量≤4mm；其中打磨要求为：打磨面平整，不能有凹坑、凸起、直径≥2mm的砂眼等缺陷存在，打磨面呈现金属光泽，不能有氧化皮残留，之后进行下列埋弧焊焊接真空制坯：

步骤A1，选择干燥、无油、无锈的普碳钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油和无锈；选择碱性焊剂，并在焊接前将焊剂在300℃下烘焙2小时；

步骤A2，在焊接电压为35±10V，焊接电流为400±150A，焊接速度为0.20m/min，坡口深度等于10mm，坡口角度等于90°，层间温度为80±40℃条件下，对耐磨复层材料与基层材料的长边和短边坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接；

步骤A3，第Ⅰ道焊接时，先偏向基层材料5侧进行第一焊311，焊接完成后直接偏向耐磨复层材料2侧进行第二焊312，第Ⅰ道焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度；

步骤A4，第Ⅰ道焊接完成后，偏向基层材料侧5进行第一焊321，焊接完成后偏向耐磨复层材料2侧直接进行第二焊322，焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料5与耐磨复层材料2中间进行第三焊，且第三焊时，边焊接边清理焊渣，直至完成第Ⅱ道焊接；

步骤A5，第Ⅱ道焊接完成后，偏向基层材料侧5直接进行第一焊331，焊接完成后偏向耐磨复层材料2侧直接进行第二焊332，焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料5与耐磨复层材料2之间进行第三、第四…第N焊，且边焊接边清理前一焊的焊渣，直至完成第Ⅲ道焊接；

第Ⅲ道焊接完成后，偏向基层材料侧5直接进行第一焊341，焊接完成后偏向耐磨复层材料2侧直接进行第二焊342，焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料5与耐磨复层材料2之间进行第三、第四…第N焊，且边焊接边清理前一焊的焊渣，直至完成第Ⅳ道焊接；

如此，重复步骤A5完成第Ⅴ……N道焊接，每一道焊接的第一焊均偏向基层材料5侧，第二焊均偏向耐磨复层材料2侧，且第二焊完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料5与耐磨复层材料2之间完成第三、四、…N焊，且边焊接边清理前一焊的焊渣，同时焊接是连续的不间断焊接，直至耐磨复层材料和基层材料长边和短边坡口满焊完成，要求焊缝平滑、均匀、无气孔、夹杂、裂纹、漏焊等缺陷；

步骤A6，在耐磨复层材料2和基层材料5短边两端的凹槽中放置排气管4后，按常规方法焊接排气管于凹槽中，之后经排气管对耐磨复层材料2和基层材料5之间抽真空，抽真空是在真空度为-0.085MPa下抽真空25分钟，再充入氩气后，涂抹肥皂水或洗涤剂水于焊缝周围进行焊缝检漏，如发现漏焊进行补焊处理后再进行检漏，最后封堵排气管管口，得到基层与耐磨复层材料焊接成一体的单面真空坯；

步骤（5），轧制：在步骤（4）所得单面真空坯的耐磨复层材料表面涂装耐高温防氧化涂料，防止耐磨材料表面氧化形成脱碳层，之后送入热轧加热炉内，进行常规加热后，以首端在前，尾端在后的位置，送入常规轧机上，其轧制条件如下：开轧温度为1200±100℃，终轧温度为900±50℃，卷取温度为710±50℃；经过往返共7道次成功地轧制出了厚度规格为4.5×1030×C (mm)的耐磨复合材料热轧卷；

步骤（6），球化退火：将步骤（5）轧制所得耐磨复合材料热轧卷进行下列球化退火处理：

步骤（6.1），将耐磨复合材料热轧卷置于罩式炉中，保持炉内气氛为纯氮气，氧气的含量为0%，压力为65~70mbar；

步骤（6.2），升温：按升温速率为250℃/h，将炉内温度升至680±60℃；

步骤（6.3），保温：经步骤（6.2）升温至680±60℃后保温8h；

步骤（6.4），冷却：经步骤（6.3）保温后，以1℃/min的速度，使复合板卷随炉冷却至580±60℃后，风冷至炉内温度为380±10℃后，水冷至110±10℃时，将复合板卷取出，炉外风冷至室温，即得耐磨层压双金属复合材料。

按要求进行取样，并按相关标准中的检验要求进行检验，其力学性能Rp _0.2 为426MPa，Rm为695MPa，A在21.5%之间，退火后力学性能ReH为348MPa，Rm为513MPa，A为32%，内外弯均合格；根据组织形貌分析，耐磨复层比例不低于55%，复层厚度为：微观组织均为球团状组织。

实施例2

步骤（1），制坯原料选择：基层材料选用低合金钢，耐磨复层材料选用高碳低合金耐磨钢；耐磨复层材料厚度为80mm、基层材料厚度为65mm；基层材料和耐磨复层材料按下列尺寸要求进行切割：基层材料和耐磨复层材料切割成矩形，且二者的宽度偏差≤3mm，对角线偏差≤10mm；

步骤（2），耐磨复层材料结合界面选择：对耐磨复层材料的脱碳层深度进行检测，选择脱碳层较深的一面作为与基层材料相结合的耐磨复层材料结合界面，另一面为非结合面；

步骤（3），制坯原料的坡口设置：分别在基层材料和耐磨复层材料的矩形长边和矩形短边设置坡口，矩形长边的坡口尺寸为：30×30mm、矩形短边的坡口尺寸为：40×40mm，如图1和2所示；同时分别在基层材料和耐磨复层材料的矩形短边两端分别设置能放置排气管的凹槽，凹槽带有排气孔，排气孔距矩形短边的端部100mm；

步骤（4），制坯：将步骤（1）选好的基层材料和耐磨复层材料采用常规机械方法进行复合界面处理至结合界面洁净，将耐磨复层材料与基层材料迭加成对，并使步骤（2）选好的耐磨复层材料的结合界面与基层材料相贴，且基层材料和耐磨复层材料的错边量≤4mm；其中打磨要求为：打磨面平整，不能有凹坑、凸起、直径≥2mm的砂眼等缺陷存在，打磨面呈现金属光泽，不能有氧化皮残留，之后进行下列熔化极气体保护焊焊接真空制坯：

步骤B1，选择干燥、无油、无锈的普通碳钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油和无锈；选择碱性焊剂，并在焊接前将焊剂在400℃下烘焙1小时；

步骤B2，在焊接电压为35±10V，焊接电流为4000±150A，焊接速度为1.0m/min，坡口深度大于10mm，坡口角度大于90°，CO₂气体流量为5L/min，层间温度为80±40℃条件下，对耐磨复层材料和基层材料长边和短边坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接；

步骤B3，第Ⅰ道焊接时，从基层材料5侧进行第一焊31，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料2侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第一焊31与耐磨复层材料2之间进行第二焊32，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅰ道焊接；

步骤B4，第Ⅰ道焊接完成后，从基层材料5侧进行第Ⅱ道焊接的第一焊33，在第一焊33的基础上进行第二焊，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料2侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第二焊与耐磨复层材料2之间进行第三焊34，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅱ道焊接；

步骤B5，第Ⅱ道焊接完成后，从基层材料5侧进行第Ⅲ道焊接的第一焊35，在第一焊35的基础上进行第二、第三焊，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料2侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第三焊与耐磨复层材料2之间进行第四焊36，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅲ道焊接；

第Ⅲ道焊接完成后，从基层材料5侧进行第Ⅳ道焊接的第一焊37，在第一焊37的基础上进行第二、第三焊、第四焊，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料2侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第三焊与耐磨复层材料2之间进行第四焊38，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅳ道焊接；

如此，重复步骤B5完成第、Ⅴ……N道焊接，每一道焊接的第一焊均从基层材料5侧焊起，并不断自下往上垒焊，在进行最后一焊前，快速清理耐磨复层材料2侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在倒数第二焊与耐磨复层材料2之间进行最后一焊，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，焊接过程是连续的不间断焊接，直至耐磨复层材料和基层材料长边和短边坡口满焊完成，要求焊缝平滑、均匀、无气孔、夹杂、裂纹、漏焊等缺陷；

步骤B6，在耐磨复层材料2和基层材料5短边两端的凹槽中放置排气管4后，按常规方法焊接排气管于凹槽中，之后经排气管对耐磨复层材料2和基层材料5之间抽真空，抽真空是在真空度为-0.085MPa下抽真空25分钟，再充入氩气后，涂抹肥皂水或洗涤剂水于焊缝周围进行焊缝检漏，如发现漏焊进行补焊处理后再进行检漏，最后封堵排气管管口，得到基层与耐磨复层材料焊接成一体的单面真空坯；

步骤（5），轧制：在步骤（4）所得单面真空坯的耐磨复层材料表面涂装耐高温防氧化涂料，防止耐磨材料表面氧化形成脱碳层，之后送入热轧加热炉内，进行常规加热后，以首端在前，尾端在后的位置，送入常规轧机上，其轧制条件如下：开轧温度为1200±100℃，终轧温度为900±50℃，卷取温度为710±50℃；经过往返共7道次成功地轧制出了厚度规格为4.5×1030×C (mm)的耐磨复合材料热轧卷；

步骤（6），球化退火：将步骤（5）轧制所得耐磨复合材料热轧卷进行下列球化退火处理：

步骤（6.1），将耐磨复合材料热轧卷置于罩式炉中，保持炉内气氛为纯氮气，氧气的含量为0%，压力为65~70mbar；

步骤（6.2），升温：按升温速率为250℃/h，将炉内温度升至680±60℃；

步骤（6.3），保温：经步骤（6.2）升温至680±60℃后保温8h；

步骤（6.4），冷却：经步骤（6.3）保温后，以1℃/min的速度，使复合板卷随炉冷却至580±60℃后，风冷至炉内温度为380±10℃后，水冷至110±10℃时，将复合板卷取出，炉外风冷至室温，即得耐磨层压双金属复合材料。

按要求进行取样，并按相关标准中的检验要求进行检验，其力学性能Rp _0.2 为426MPa，Rm为695MPa，A在21.5%之间，退火后力学性能ReH为348MPa，Rm为513MPa，A为32%，内外弯均合格；根据组织形貌分析，耐磨复层比例不低于55%，复层厚度为：微观组织均为球团状组织。

实施例3

步骤（1），制坯原料选择：基层材料选用低合金钢，耐磨复层材料选用中碳低合金耐磨钢；耐磨复层材料厚度为86mm、基层材料厚度为69mm；基层材料和耐磨复层材料按下列尺寸要求进行切割：基层材料和耐磨复层材料切割成矩形，且二者的宽度偏差≤3mm，对角线偏差≤10mm；

步骤（2），耐磨复层材料结合界面选择：对耐磨复层材料的脱碳层深度进行检测，选择脱碳层较深的一面作为与基层材料相结合的耐磨复层材料结合界面，另一面为非结合面；

步骤（3），制坯原料的坡口设置：分别在基层材料和耐磨复层材料的矩形长边和矩形短边设置坡口，矩形长边的坡口尺寸为：30×30mm、矩形短边的坡口尺寸为：40×40mm，如图1和2所示；同时分别在基层材料和耐磨复层材料的矩形短边两端分别设置能放置排气管的凹槽，凹槽带有排气孔，排气孔距矩形短边的端部100mm；

步骤（4），制坯：将步骤（1）选好的基层材料和耐磨复层材料采用常规机械方法进行复合界面处理至结合界面洁净，将耐磨复层材料与基层材料迭加成对，并使步骤（2）选好的耐磨复层材料的结合界面与基层材料相贴，且基层材料和耐磨复层材料的错边量≤4mm；其中打磨要求为：打磨面平整，不能有凹坑、凸起、直径≥2mm的砂眼等缺陷存在，打磨面呈现金属光泽，不能有氧化皮残留，之后进行下列熔化极气体保护焊焊接真空制坯：

步骤B1，选择干燥、无油、无锈的普通碳钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油和无锈；选择碱性焊剂，并在焊接前将焊剂在400℃下烘焙1小时；

步骤B2，在焊接电压为35±10V，焊接电流为4000±150A，焊接速度为1.5m/min，坡口深度大于10mm，坡口角度大于90°，CO₂气体流量为18L/min，层间温度为80±40℃条件下，对耐磨复层材料和基层材料长边和短边坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接；

步骤B3，第Ⅰ道焊接时，从基层材料5侧进行第一焊31，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料2侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第一焊31与耐磨复层材料2之间进行第二焊32，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅰ道焊接；

步骤B4，第Ⅰ道焊接完成后，从基层材料5侧进行第Ⅱ道焊接的第一焊33，在第一焊33的基础上进行第二焊，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料2侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第二焊与耐磨复层材料2之间进行第三焊34，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅱ道焊接；

步骤B5，第Ⅱ道焊接完成后，从基层材料5侧进行第Ⅲ道焊接的第一焊35，在第一焊35的基础上进行第二、第三焊，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料2侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第三焊与耐磨复层材料2之间进行第四焊36，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅲ道焊接；

第Ⅲ道焊接完成后，从基层材料5侧进行第Ⅳ道焊接的第一焊37，在第一焊37的基础上进行第二、第三焊、第四焊，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料2侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第三焊与耐磨复层材料2之间进行第四焊38，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅳ道焊接；

如此，重复步骤B5完成第、Ⅴ……N道焊接，每一道焊接的第一焊均从基层材料5侧焊起，并不断自下往上垒焊，在进行最后一焊前，快速清理耐磨复层材料2侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在倒数第二焊与耐磨复层材料2之间进行最后一焊，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，焊接过程是连续的不间断焊接，直至耐磨复层材料和基层材料长边和短边坡口满焊完成，要求焊缝平滑、均匀、无气孔、夹杂、裂纹、漏焊等缺陷；

步骤B6，在耐磨复层材料2和基层材料5短边两端的凹槽中放置排气管4后，按常规方法焊接排气管于凹槽中，之后经排气管对耐磨复层材料2和基层材料5之间抽真空，抽真空是在真空度为-0.085MPa下抽真空30分钟，再充入氩气后，涂抹肥皂水或洗涤剂水于焊缝周围进行焊缝检漏，如发现漏焊进行补焊处理后再进行检漏，最后封堵排气管管口，得到基层与耐磨复层材料焊接成一体的单面真空坯；

步骤（5），轧制：在步骤（4）所得单面真空坯的耐磨复层材料表面涂装耐高温防氧化涂料，防止耐磨材料表面氧化形成脱碳层，之后送入热轧加热炉内，进行常规加热后，以首端在前，尾端在后的位置，送入常规轧机上，其轧制条件如下：开轧温度为1200±100℃，终轧温度为900±50℃，卷取温度为710±50℃；经过往返共7道次成功地轧制出了厚度规格为4.5×1030×C (mm)的耐磨复合材料热轧卷；

步骤（6），球化退火：将步骤（5）轧制所得耐磨复合材料热轧卷进行下列球化退火处理：

步骤（6.1），将耐磨复合材料热轧卷置于罩式炉中，保持炉内气氛为纯氮气，氧气的含量为0%，压力为65~70mbar；

步骤（6.2），升温：按升温速率为280℃/h，将炉内温度升至680±60℃；

步骤（6.3），保温：经步骤（6.2）升温至680±60℃后保温10h；

步骤（6.4），冷却：经步骤（6.3）保温后，以1.5℃/min的速度，使复合板卷随炉冷却至580±60℃后，风冷至炉内温度为380±10℃后，水冷至110±10℃时，将复合板卷取出，炉外风冷至室温，即得耐磨层压双金属复合材料。

按要求进行取样，并按相关标准中的检验要求进行检验，其力学性能Rp _0.2 为426MPa，Rm为695MPa，A在21.5%之间，退火后力学性能ReH为348MPa，Rm为513MPa，A为32%，内外弯均合格；根据组织形貌分析，耐磨复层比例不低于55%，复层厚度为：微观组织均为球团状组织。

实施例4

步骤（1），制坯原料选择：基层材料选用普通碳素钢，耐磨复层材料选用中碳低合金耐磨钢；耐磨复层材料厚度为85mm、基层材料厚度为68mm；基层材料和耐磨复层材料按下列尺寸要求进行切割：基层材料和耐磨复层材料切割成矩形，且二者的宽度偏差≤3mm，对角线偏差≤10mm；

步骤（2），耐磨复层材料结合界面选择：对耐磨复层材料的脱碳层深度进行检测，选择脱碳层较深的一面作为与基层材料相结合的耐磨复层材料结合界面，另一面为非结合面；

步骤（3），制坯原料的坡口设置：分别在基层材料和耐磨复层材料的矩形长边和矩形短边设置坡口，矩形长边的坡口尺寸为：30×30mm、矩形短边的坡口尺寸为：40×40mm，如图1和2所示；同时分别在基层材料和耐磨复层材料的矩形短边两端分别设置能放置排气管的凹槽，凹槽带有排气孔，排气孔距矩形短边的端部100mm；

步骤（4），制坯：将步骤（1）选好的基层材料和耐磨复层材料采用常规机械方法进行复合界面处理至结合界面洁净，将耐磨复层材料与基层材料迭加成对，并使步骤（2）选好的耐磨复层材料的结合界面与基层材料相贴，且基层材料和耐磨复层材料的错边量≤4mm；其中打磨要求为：打磨面平整，不能有凹坑、凸起、直径≥2mm的砂眼等缺陷存在，打磨面呈现金属光泽，不能有氧化皮残留，之后进行下列埋弧焊焊接真空制坯：

步骤A1，选择干燥、无油、无锈的普碳钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油和无锈；选择碱性焊剂，并在焊接前将焊剂在400℃下烘焙1小时；

步骤A2，在焊接电压为35±10V，焊接电流为400±150A，焊接速度为0.80m/min，坡口深度等于10mm，坡口角度等于90°，层间温度为80±40℃条件下，对耐磨复层材料与基层材料的长边和短边坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接；

步骤A3，第Ⅰ道焊接时，先偏向基层材料5侧进行第一焊311，焊接完成后直接偏向耐磨复层材料2侧进行第二焊312，第Ⅰ道焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度；

步骤A4，第Ⅰ道焊接完成后，偏向基层材料侧5进行第一焊321，焊接完成后偏向耐磨复层材料2侧直接进行第二焊322，焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料5与耐磨复层材料2中间进行第三焊，且第三焊时，边焊接边清理焊渣，直至完成第Ⅱ道焊接；

步骤A5，第Ⅱ道焊接完成后，偏向基层材料侧5直接进行第一焊331，焊接完成后偏向耐磨复层材料2侧直接进行第二焊332，焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料5与耐磨复层材料2之间进行第三、第四…第N焊，且边焊接边清理前一焊的焊渣，直至完成第Ⅲ道焊接；

第Ⅲ道焊接完成后，偏向基层材料侧5直接进行第一焊341，焊接完成后偏向耐磨复层材料2侧直接进行第二焊342，焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料5与耐磨复层材料2之间进行第三、第四…第N焊，且边焊接边清理前一焊的焊渣，直至完成第Ⅳ道焊接；

如此，重复步骤A5完成第Ⅴ……N道焊接，每一道焊接的第一焊均偏向基层材料5侧，第二焊均偏向耐磨复层材料2侧，且第二焊完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料5与耐磨复层材料2之间完成第三、四、…N焊，且边焊接边清理前一焊的焊渣，同时焊接是连续的不间断焊接，直至耐磨复层材料和基层材料长边和短边坡口满焊完成，要求焊缝平滑、均匀、无气孔、夹杂、裂纹、漏焊等缺陷；

步骤A6，在耐磨复层材料2和基层材料5短边两端的凹槽中放置排气管4后，按常规方法焊接排气管于凹槽中，之后经排气管对耐磨复层材料2和基层材料5之间抽真空，抽真空是在真空度为-0.085MPa下抽真空35分钟，再充入氩气后，涂抹肥皂水或洗涤剂水于焊缝周围进行焊缝检漏，如发现漏焊进行补焊处理后再进行检漏，最后封堵排气管管口，得到基层与耐磨复层材料焊接成一体的单面真空坯；

步骤（5），轧制：在步骤（4）所得单面真空坯的耐磨复层材料表面涂装耐高温防氧化涂料，防止耐磨材料表面氧化形成脱碳层，之后送入热轧加热炉内，进行常规加热后，以首端在前，尾端在后的位置，送入常规轧机上，其轧制条件如下：开轧温度为1200±100℃，终轧温度为900±50℃，卷取温度为710±50℃；经过往返共7道次成功地轧制出了厚度规格为4.5×1030×C (mm)的耐磨复合材料热轧卷；

步骤（6），球化退火：将步骤（5）轧制所得耐磨复合材料热轧卷进行下列球化退火处理：

步骤（6.1），将耐磨复合材料热轧卷置于罩式炉中，保持炉内气氛为纯氮气，氧气的含量为0%，压力为65~70mbar；

步骤（6.2），升温：按升温速率为300℃/h，将炉内温度升至680±60℃；

步骤（6.3），保温：经步骤（6.2）升温至680±60℃后保温14h；

步骤（6.4），冷却：经步骤（6.3）保温后，以2℃/min的速度，使复合板卷随炉冷却至580±60℃后，风冷至炉内温度为380±10℃后，水冷至110±10℃时，将复合板卷取出，炉外风冷至室温，即得耐磨层压双金属复合材料。

按要求进行取样，并按相关标准中的检验要求进行检验，其力学性能Rp _0.2 为426MPa，Rm为695MPa，A在21.5%之间，退火后力学性能ReH为348MPa，Rm为513MPa，A为32%，内外弯均合格；根据组织形貌分析，耐磨复层比例不低于55%，复层厚度为：微观组织均为球团状组织。

实施例5

步骤（1），制坯原料选择：基层材料选用普通碳素钢，耐磨复层材料选用中碳低合金耐磨钢；耐磨复层材料厚度为85mm、基层材料厚度为68mm；基层材料和耐磨复层材料按下列尺寸要求进行切割：基层材料和耐磨复层材料切割成矩形，且二者的宽度偏差≤3mm，对角线偏差≤10mm；

步骤（2），耐磨复层材料结合界面选择：对耐磨复层材料的脱碳层深度进行检测，选择脱碳层较深的一面作为与基层材料相结合的耐磨复层材料结合界面，另一面为非结合面；

步骤（3），制坯原料的坡口设置：分别在基层材料和耐磨复层材料的矩形长边和矩形短边设置坡口，矩形长边的坡口尺寸为：30×30mm、矩形短边的坡口尺寸为：40×40mm，如图1和2所示；同时分别在基层材料和耐磨复层材料的矩形短边两端分别设置能放置排气管的凹槽，凹槽带有排气孔，排气孔距矩形短边的端部100mm；

步骤（4），制坯：将步骤（1）选好的基层材料和耐磨复层材料采用常规机械方法进行复合界面处理至结合界面洁净，将耐磨复层材料与基层材料迭加成对，并使步骤（2）选好的耐磨复层材料的结合界面与基层材料相贴，且基层材料和耐磨复层材料的错边量≤4mm；其中打磨要求为：打磨面平整，不能有凹坑、凸起、直径≥2mm的砂眼等缺陷存在，打磨面呈现金属光泽，不能有氧化皮残留，之后进行下列埋弧焊焊接真空制坯：

步骤A1，选择干燥、无油、无锈的普碳钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油和无锈；选择碱性焊剂，并在焊接前将焊剂在350℃下烘焙2小时；

步骤A2，在焊接电压为35±10V，焊接电流为400±150A，焊接速度为1m/min，坡口深度等于10mm，坡口角度等于90°，层间温度为80±40℃条件下，对耐磨复层材料与基层材料的长边和短边坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接；

步骤A3，第Ⅰ道焊接时，先偏向基层材料5侧进行第一焊311，焊接完成后直接偏向耐磨复层材料2侧进行第二焊312，第Ⅰ道焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度；

步骤A4，第Ⅰ道焊接完成后，偏向基层材料侧5进行第一焊321，焊接完成后偏向耐磨复层材料2侧直接进行第二焊322，焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料5与耐磨复层材料2中间进行第三焊，且第三焊时，边焊接边清理焊渣，直至完成第Ⅱ道焊接；

步骤A5，第Ⅱ道焊接完成后，偏向基层材料侧5直接进行第一焊331，焊接完成后偏向耐磨复层材料2侧直接进行第二焊332，焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料5与耐磨复层材料2之间进行第三、第四…第N焊，且边焊接边清理前一焊的焊渣，直至完成第Ⅲ道焊接；

第Ⅲ道焊接完成后，偏向基层材料侧5直接进行第一焊341，焊接完成后偏向耐磨复层材料2侧直接进行第二焊342，焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料5与耐磨复层材料2之间进行第三、第四…第N焊，且边焊接边清理前一焊的焊渣，直至完成第Ⅳ道焊接；

如此，重复步骤A5完成第Ⅴ……N道焊接，每一道焊接的第一焊均偏向基层材料5侧，第二焊均偏向耐磨复层材料2侧，且第二焊完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料5与耐磨复层材料2之间完成第三、四、…N焊，且边焊接边清理前一焊的焊渣，同时焊接是连续的不间断焊接，直至耐磨复层材料和基层材料长边和短边坡口满焊完成，要求焊缝平滑、均匀、无气孔、夹杂、裂纹、漏焊等缺陷；

步骤A6，在耐磨复层材料2和基层材料5短边两端的凹槽中放置排气管4后，按常规方法焊接排气管于凹槽中，之后经排气管对耐磨复层材料2和基层材料5之间抽真空，抽真空是在真空度为-0.085MPa下抽真空30分钟，再充入氩气后，涂抹肥皂水或洗涤剂水于焊缝周围进行焊缝检漏，如发现漏焊进行补焊处理后再进行检漏，最后封堵排气管管口，得到基层与耐磨复层材料焊接成一体的单面真空坯；

步骤（5），轧制：在步骤（4）所得单面真空坯的耐磨复层材料表面涂装耐高温防氧化涂料，防止耐磨材料表面氧化形成脱碳层，之后送入热轧加热炉内，进行常规加热后，以首端在前，尾端在后的位置，送入常规轧机上，其轧制条件如下：开轧温度为1200±100℃，终轧温度为900±50℃，卷取温度为710±50℃；经过往返共7道次成功地轧制出了厚度规格为4.5×1030×C (mm)的耐磨复合材料热轧卷；

步骤（6），球化退火：将步骤（5）轧制所得耐磨复合材料热轧卷进行下列球化退火处理：

步骤（6.1），将耐磨复合材料热轧卷置于罩式炉中，保持炉内气氛为纯氮气，氧气的含量为0%，压力为65~70mbar；

步骤（6.2），升温：按升温速率为280℃/h，将炉内温度升至680±60℃；

步骤（6.3），保温：经步骤（6.2）升温至680±60℃后保温10h；

步骤（6.4），冷却：经步骤（6.3）保温后，以1.5℃/min的速度，使复合板卷随炉冷却至580±60℃后，风冷至炉内温度为380±10℃后，水冷至110±10℃时，将复合板卷取出，炉外风冷至室温，即得耐磨层压双金属复合材料。

按要求进行取样，并按相关标准中的检验要求进行检验，其力学性能Rp _0.2 为426MPa，Rm为695MPa，A在21.5%之间，退火后力学性能ReH为348MPa，Rm为513MPa，A为32%，内外弯均合格；根据组织形貌分析，耐磨复层比例不低于55%，复层厚度为：微观组织均为球团状组织。

实施例6

步骤（1），制坯原料选择：基层材料选用低合金钢，耐磨复层材料选用中碳低合金耐磨钢；耐磨复层材料厚度为86mm、基层材料厚度为69mm；基层材料和耐磨复层材料按下列尺寸要求进行切割：基层材料和耐磨复层材料切割成矩形，且二者的宽度偏差≤3mm，对角线偏差≤10mm；

步骤（2），耐磨复层材料结合界面选择：对耐磨复层材料的脱碳层深度进行检测，选择脱碳层较深的一面作为与基层材料相结合的耐磨复层材料结合界面，另一面为非结合面；

步骤（3），制坯原料的坡口设置：分别在基层材料和耐磨复层材料的矩形长边和矩形短边设置坡口，矩形长边的坡口尺寸为：30×30mm、矩形短边的坡口尺寸为：40×40mm，如图1和2所示；同时分别在基层材料和耐磨复层材料的矩形短边两端分别设置能放置排气管的凹槽，凹槽带有排气孔，排气孔距矩形短边的端部100mm；

步骤（4），制坯：将步骤（1）选好的基层材料和耐磨复层材料采用常规机械方法进行复合界面处理至结合界面洁净，将耐磨复层材料与基层材料迭加成对，并使步骤（2）选好的耐磨复层材料的结合界面与基层材料相贴，且基层材料和耐磨复层材料的错边量≤4mm；其中打磨要求为：打磨面平整，不能有凹坑、凸起、直径≥2mm的砂眼等缺陷存在，打磨面呈现金属光泽，不能有氧化皮残留，之后进行下列熔化极气体保护焊焊接真空制坯：

步骤B1，选择干燥、无油、无锈的普通碳钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油和无锈；选择碱性焊剂，并在焊接前将焊剂在400℃下烘焙1小时；

步骤B2，在焊接电压为35±10V，焊接电流为4000±150A，焊接速度为0.2m/min，坡口深度大于10mm，坡口角度大于90°，CO₂气体流量为12L/min，层间温度为80±40℃条件下，对耐磨复层材料和基层材料长边和短边坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接；

步骤B3，第Ⅰ道焊接时，从基层材料5侧进行第一焊31，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料2侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第一焊31与耐磨复层材料2之间进行第二焊32，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅰ道焊接；

步骤B4，第Ⅰ道焊接完成后，从基层材料5侧进行第Ⅱ道焊接的第一焊33，在第一焊33的基础上进行第二焊，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料2侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第二焊与耐磨复层材料2之间进行第三焊34，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅱ道焊接；

步骤B5，第Ⅱ道焊接完成后，从基层材料5侧进行第Ⅲ道焊接的第一焊35，在第一焊35的基础上进行第二、第三焊，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料2侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第三焊与耐磨复层材料2之间进行第四焊36，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅲ道焊接；

第Ⅲ道焊接完成后，从基层材料5侧进行第Ⅳ道焊接的第一焊37，在第一焊37的基础上进行第二、第三焊、第四焊，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料2侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第三焊与耐磨复层材料2之间进行第四焊38，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅳ道焊接；

如此，重复步骤B5完成第、Ⅴ……N道焊接，每一道焊接的第一焊均从基层材料5侧焊起，并不断自下往上垒焊，在进行最后一焊前，快速清理耐磨复层材料2侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在倒数第二焊与耐磨复层材料2之间进行最后一焊，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，焊接过程是连续的不间断焊接，直至耐磨复层材料和基层材料长边和短边坡口满焊完成，要求焊缝平滑、均匀、无气孔、夹杂、裂纹、漏焊等缺陷；

步骤B6，在耐磨复层材料2和基层材料5短边两端的凹槽中放置排气管4后，按常规方法焊接排气管于凹槽中，之后经排气管对耐磨复层材料2和基层材料5之间抽真空，抽真空是在真空度为-0.085MPa下抽真空35分钟，再充入氩气后，涂抹肥皂水或洗涤剂水于焊缝周围进行焊缝检漏，如发现漏焊进行补焊处理后再进行检漏，最后封堵排气管管口，得到基层与耐磨复层材料焊接成一体的单面真空坯；

步骤（5），轧制：在步骤（4）所得单面真空坯的耐磨复层材料表面涂装耐高温防氧化涂料，防止耐磨材料表面氧化形成脱碳层，之后送入热轧加热炉内，进行常规加热后，以首端在前，尾端在后的位置，送入常规轧机上，其轧制条件如下：开轧温度为1200±100℃，终轧温度为900±50℃，卷取温度为710±50℃；经过往返共7道次成功地轧制出了厚度规格为4.5×1030×C (mm)的耐磨复合材料热轧卷；

步骤（6），球化退火：将步骤（5）轧制所得耐磨复合材料热轧卷进行下列球化退火处理：

步骤（6.1），将耐磨复合材料热轧卷置于罩式炉中，保持炉内气氛为纯氮气，氧气的含量为0%，压力为65~70mbar；

步骤（6.2），升温：按升温速率为300℃/h，将炉内温度升至680±60℃；

步骤（6.3），保温：经步骤（6.2）升温至680±60℃后保温14h；

步骤（6.4），冷却：经步骤（6.3）保温后，以2℃/min的速度，使复合板卷随炉冷却至580±60℃后，风冷至炉内温度为380±10℃后，水冷至110±10℃时，将复合板卷取出，炉外风冷至室温，即得耐磨层压双金属复合材料。

按要求进行取样，并按相关标准中的检验要求进行检验，其力学性能Rp _0.2 为426MPa，Rm为695MPa，A在21.5%之间，退火后力学性能ReH为348MPa，Rm为513MPa，A为32%，内外弯均合格；根据组织形貌分析，耐磨复层比例不低于55%，复层厚度为：微观组织均为球团状组织。

Claims (8)

1.一种耐磨层压双金属复合材料的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤（1），制坯原料选择：基层材料选用普通碳素钢或低合金钢，耐磨复层材料选用中碳低合金耐磨钢或高碳低合金耐磨钢；

步骤（2），耐磨复层材料结合界面选择：对耐磨复层材料基板脱碳层深度进行检测，选择脱碳层较深的一面作为与基层材料相结合的耐磨复层材料结合界面，另一面为非结合面；

步骤（3），制坯原料的坡口设置：分别在矩形基层材料和矩形耐磨复层材料的长边和短边设置坡口，同时分别在基层材料和耐磨复层材料的短边两端分别设置能放置排气管的凹槽；

步骤（4），制坯：将步骤（1）选好的基层材料和耐磨复层材料采用常规机械方法进行复合界面处理至结合界面洁净，将耐磨复层材料与基层材料迭加成对，并使步骤（2）选好的耐磨复层材料的结合界面与基层材料相贴，之后进行下列A或B之一的单面制坯：

A、埋弧焊焊接真空制坯：

步骤A1，选择干燥、无油、无锈的普碳钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油和无锈；选择碱性焊剂，并在焊接前将焊剂在300~400℃下烘焙1~2小时；

步骤A2，在焊接电压为35±10V，焊接电流为400±150A，焊接速度为0.2~1.0m/min，坡口深度大于或等于10mm，坡口角度大于或等于90°，层间温度为80±40℃条件下，对耐磨复层材料与基层材料的长边和短边坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接；

步骤A3，第Ⅰ道焊接时，先偏向基层材料侧进行第一焊，焊接完成后直接偏向耐磨复层材料侧进行第二焊，第Ⅰ道焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度；

步骤A4，第Ⅰ道焊接完成后，偏向基层材料侧进行第一焊，焊接完成后偏向耐磨复层材料侧直接进行第二焊，焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料与耐磨复层材料中间进行第三焊，且第三焊时，边焊接边清理焊渣，直至完成第Ⅱ道焊接；

步骤A5，第Ⅱ道焊接完成后，偏向基层材料侧直接进行第一焊，焊接完成后偏向耐磨复层材料侧直接进行第二焊，焊接完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料与耐磨复层材料之间进行第三、第四…第N焊，且边焊接边清理前一焊的焊渣，直至完成第Ⅲ道焊接；

如此，重复步骤A5完成第Ⅳ、Ⅴ……N道焊接，每一道焊接的第一焊均偏向基层材料侧，第二焊均偏向耐磨复层材料侧，且第二焊完成后停止10min，减缓焊缝的冷却速度，之后在基层材料与耐磨复层材料之间完成第三、四、…N焊，且边焊接边清理前一焊的焊渣，同时焊接是连续的不间断焊接，直至耐磨复层材料和基层材料长边和短边坡口满焊完成；

步骤A6，在耐磨复层材料和基层材料短边两端的凹槽中放置排气管后，按常规方法焊接排气管于凹槽中，之后经排气管对耐磨复层材料和基层材料抽真空，再充入氩气后，封堵排气管管口，得到基层与耐磨复层材料焊接成一体的单面真空坯；

B、熔化极气体保护焊焊接真空制坯：

步骤B1，选择干燥、无油、无锈的普通碳钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油和无锈；

步骤B2，在焊接电压为30±10V，焊接电流为230±70A，焊接速度为0.2~1.5m/min，坡口深度大于或等于10mm，坡口角度大于或等于90°，CO₂气体流量为5~18L/min，层间温度为80±40℃条件下，对耐磨复层材料和基层材料长边和短边坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接；

步骤B3，第Ⅰ道焊接时，从基层材料侧进行第一焊，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第一焊与耐磨复层材料之间进行第二焊，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅰ道焊接；

步骤B4，第Ⅰ道焊接完成后，从基层材料侧进行第Ⅱ道焊接的第一焊，在第一焊的基础上进行第二焊，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第二焊与耐磨复层材料之间进行第三焊，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅱ道焊接；

步骤B5，第Ⅱ道焊接完成后，从基层材料侧进行第Ⅲ道焊接的第一焊，在第一焊的基础上进行第二、第三焊，焊接完成后，快速清理耐磨复层材料侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在第三焊与耐磨复层材料之间进行第四焊，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，完成第Ⅲ道焊接；

如此，重复步骤B5完成第Ⅳ、Ⅴ……N道焊接，每一道焊接的第一焊均从基层材料侧焊起，并不断自下往上垒焊，在进行最后一焊前，快速清理耐磨复层材料侧的飞溅物和焊缝处的氧化皮和焊渣，之后在倒数第二焊与耐磨复层材料之间进行最后一焊，焊接完成后清理焊缝处的氧化皮和焊渣，焊接过程是连续的不间断焊接，直至耐磨复层材料和基层材料长边和短边坡口满焊完成；

步骤B6，在耐磨复层材料和基层材料短边两端的凹槽中放置排气管后，按常规方法焊接排气管于凹槽中，之后经排气管对耐磨复层材料和基层材料抽真空，再充入氩气后，封堵排气管管口，得到基层与耐磨复层材料焊接成一体的单面真空坯；

步骤（5），轧制：将步骤（4）所得单面真空坯送入热轧加热炉内，进行常规加热后，以首端在前，尾端在后的位置，送入常规轧机上轧制成耐磨复合材料热轧卷，其轧制条件如下：开轧温度为1200±100℃，终轧温度为900±50℃，卷取温度为710±50℃；

步骤（6），球化退火：将步骤（5）轧制所得耐磨复合材料热轧卷进行下列球化退火处理：

步骤（6.1），将耐磨复合材料热轧卷置于罩式炉中，保持炉内气氛为纯氮气，氧气的含量为0%，压力为65~70mbar；

步骤（6.2），升温：按升温速率为250-300℃/h，将炉内温度升至680±60℃；

步骤（6.3），保温：经步骤（6.2）升温至680±60℃后保温8～14h；

步骤（6.4），冷却：经步骤（6.3）保温后，以1-2℃/min的速度，使复合板卷随炉冷却至580±60℃后，风冷至炉内温度为380±10℃后，水冷至110±10℃时，将复合板卷取出，炉外风冷至室温，即得耐磨层压双金属复合材料。

2.根据权利要求1所述的耐磨层压双金属复合材料的制造方法，其特征在于：所述步骤（1）的基层材料选用Q235钢、Q345钢、St12钢或Q195钢；耐磨复层材料选用65Mn弹簧钢、55SiMnVB弹簧钢或60Si2Mn弹簧钢。

3.根据权利要求1所述的耐磨层压双金属复合材料的制造方法，其特征在于：所述单面真空坯在送入热轧加热炉前，对耐磨复层材料外表面涂覆常规的高温防氧化防脱碳涂料，防止耐磨材料表面氧化形成脱碳层。

4.根据权利要求1所述的耐磨层压双金属复合材料的制造方法，其特征在于：所述步骤（3）的坡口设置是按下列尺寸要求进行：矩形基层材料和矩形耐磨复层材料的长边的坡口尺寸为：30×30mm、短边的坡口尺寸为：40×40mm，如图1和2所示。

5.根据权利要求1所述的耐磨层压双金属复合材料的制造方法，其特征在于：所述步骤（3）的凹槽是带有排气孔的凹槽，排气孔距矩形基层材料和矩形耐磨复层材料的短边的端部100mm。

6.根据权利要求1所述的耐磨层压双金属复合材料的制造方法，其特征在于：所述步骤（4）的复合界面处理是对基层材料表面进行打磨，打磨要求为：打磨面平整，不能有凹坑、凸起、直径≥2mm的砂眼等缺陷存在，打磨面呈现金属光泽，不能有氧化皮残留。

7.根据权利要求1所述的耐磨层压双金属复合材料的制造方法，其特征在于：所述步骤（4）的耐磨复层材料的结合界面与基层材料相贴时，要求基层材料和耐磨复层材料的错边量≤4mm。

8.根据权利要求1所述的耐磨层压双金属复合材料的制造方法，其特征在于：所述步骤（4）中步骤A6、B6的抽真空是在真空度为-0.085MPa下抽真空25～35分钟。