CN108265217A - 一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法 - Google Patents

一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108265217A
CN108265217A CN201810254721.3A CN201810254721A CN108265217A CN 108265217 A CN108265217 A CN 108265217A CN 201810254721 A CN201810254721 A CN 201810254721A CN 108265217 A CN108265217 A CN 108265217A
Authority
CN
China
Prior art keywords
collars
sintering
stainless steel
steel metal
hot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810254721.3A
Other languages
English (en)
Inventor
高义民
何林
李烨飞
刘志伟
郑巧玲
皇志富
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201810254721.3A priority Critical patent/CN108265217A/zh
Publication of CN108265217A publication Critical patent/CN108265217A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/04—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbonitrides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B22F5/106—Tube or ring forms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C22C1/051—Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/005—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides comprising a particular metallic binder

Abstract

一种制备Ti(C,N)‑304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，将Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si以及C粉混合均匀，然后在氩气保护下湿磨，干燥，过筛，得到粉体；将粉体装入金属模具中模压成型，制成辊环形状；先将辊环形状的坯体放入固相烧结后进行机械加工，得到需要的辊环尺寸；将机械加工后的热轧辊环预制体进行高温烧结，得到Ti(C,N)‑304不锈钢金属陶瓷热轧辊环。本发明过程工艺易操作，制备的金属陶瓷成分简单，不含W、Co战略稀缺资源，使用Ni含量少，成本低廉。与石墨铸铁配合可以制备成复合轧辊，具有良好的耐磨性，使用寿命长，重量轻，适合工业应用。

Description

一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环 的方法
技术领域
本发明属于金属陶瓷热轧机辊环，具体涉及一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法。
背景技术
Ti(C,N)基金属陶瓷由于具有高硬度，高的抗氧化温度和良好的化学稳定性，因此具备良好的耐磨损、耐腐蚀性能，是制备热轧机辊环的新型金属陶瓷材料。
目前热轧机所使用的硬质合金辊环由WC和Co两种组分经热压烧结制成，这种辊环缺点是大量使用W、Co等战略稀缺元素，价格昂贵且供应不稳定，导致通常的硬质合金轧辊价格高，增加了企业生产成本；硬质合金热轧辊耐高温性能差，在高于500℃环境下WC和Co都开始氧化；并且Co易溶于酸，在冷却水存在下可腐蚀，因此降低了硬质合金热辊环使用寿命和加工质量。因此，在保证优良力学性能条件下，降低热轧机辊环成本，改善辊环抗氧化、耐酸腐蚀性能具有重要的意义。
公开号CN 1174764A，名称为“金属陶瓷辊环”的中国专利，公开了一种以WC、Al2O3、ZrO2、Co为主要成分，添加2-10wt.％NbC或TaC的金属陶瓷辊环。虽然该辊环具有较高的硬度和耐磨性，能提高热轧机生产效率，但是该金属陶瓷轧辊密度大、增加企业能耗，大量使用了有毒的WC和Co，导致金属陶瓷生产成本高，对生产工人有毒害作用；
公开号CN 101716656A，名称为“一种金属陶瓷复合辊环及其制备方法”的中国专利，公开介绍了一种金属陶瓷复合辊环，其中作为辊环的金属陶瓷由如下成分构成：Mo：20-60wt.％，Fe：30-50wt.％，B：1-15wt.％，V：1-15wt.％，Cr：1-15wt.％，Ni：1-15wt.％，C：0.1-2wt.％。该复合辊环具有较低的成本和良好的耐磨性，但是金属陶瓷辊环中的硬质相原位生成，通常晶粒粗大，材料硬度不高，脆性较大。
发明内容
本发明为了克服上述缺陷，目的在于提供一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，该方法制得辊环晶粒细小、耐磨损、抗高温氧化和腐蚀、经济成本，并且成分简单，不含稀缺战略资源W、Co，使用Ni含量少，硬度高，耐磨性好。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，包括以下步骤：
(1)混料：按照质量百分比计：Ti(C,N)：60％～80％，Fe：14％～30％，Ni：1.8％～4％，Cr：3％～8％，Mn：0.15％～0.35％，Si：0.04％～0.09％，C：0.01％～0.03％，将Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si以及C粉混合均匀，然后在氩气保护下湿磨，干燥，过筛，得到粉体；
(2)将粉体装入金属模具中模压成型，制成辊环形状；
(3)固相烧结：先将辊环形状的坯体放入固相烧结，制成热轧辊环预制体；
(4)机械加工：将热轧辊环预制体进行机械加工，得到需要的辊环尺寸；
(5)高温烧结：将机械加工后的热轧辊环预制体进行高温烧结，得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧辊环。
本发明进一步的改进在于，步骤(1)中湿磨具体过程为：在混合均匀的粉末放入球磨罐中，加入占混合均匀的粉末质量1％～2％的无水乙醇作为介质，将球磨罐中抽真空后填充氩气，球料质量比为(5～20)：1，球磨转速为150r/min～300r/min，球磨时间为4h～20h。
本发明进一步的改进在于，步骤(1)中干燥具体过程为：采用旋转蒸发仪烘干，烘干温度为55℃～75℃，真空度为0.09MPa。
本发明进一步的改进在于，步骤(2)中模压成型具体为：在100～400MPa压力下保压30s～120s。
本发明进一步的改进在于，步骤(3)中烧结温度为800℃～1000℃，时间为10～90min。
本发明进一步的改进在于，步骤(5)中高温烧结时真空度为10-2Pa。
本发明进一步的改进在于，步骤(5)中烧结的温度为1200℃～1500℃，烧结时间为0.5h～1.5h。
本发明进一步的改进在于，步骤(5)中自室温升温，1000℃以下升温速率为8℃/min，1000℃以上升温速率为4℃/min。
本发明进一步的改进在于，步骤(5)中烧结后随炉冷却。
本发明进一步的改进在于，该辊环硬度值范围为75HRA～90HRA，抗弯强度为800MPa～1600MPa。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷辊环，材料成分简单，不含W、Co等战略稀缺资源，使用Ni含量少，以Ti(C,N)为硬质相，以304不锈钢为粘结相，成本低廉；304不锈钢与Ti(C,N)能润湿，形成的金属陶瓷辊环致密度高、主要力学指标优良(硬度75HRA～90HRA，抗弯强度800MPa～1600MPa)，可用于高温精轧工况。与石墨铸铁配合可以制备成复合轧辊，具有良好的耐磨性，使用寿命长，重量轻，适合工业应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为该金属陶瓷材料微观结构组织照片。
其中，1为金属陶瓷辊环。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明：
本发明的过程如下：1)按照上述配比将粉末混料；2)混料后在高能行星球磨机中进行湿磨；3)将球磨后浆料进行烘干；4)干燥后粉末用模压机进行模压制成辊环坯体；5)将辊环坯体在真空烧结炉中进行固相烧结，制备成辊环预制体；6)将辊环预制体从真空炉中取出进行切削精加工；7)加工后金属陶瓷预制体放入真空炉中进行高温烧结得到金属陶瓷辊环。本发明过程工艺易操作，制备的金属陶瓷成分简单，不含W、Co战略稀缺资源，使用Ni含量少，成本低廉。与石墨铸铁配合可以制备成复合轧辊，具有良好的耐磨性，使用寿命长，重量轻，适合工业应用。
实施例1
一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，包括混料、湿磨、干燥、模压成型、固相烧结、机械加工、高温烧结，具体过程如下：
(1)混料：按照质量百分比为Ti(C,N)：65％,Fe：25.381％,Ni：3.07％,Cr：6.16％,Mn：0.29％,Si：0.075％,C：0.024％，将纯度不低于99％的Ti(C,N)(碳氮化钛)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si以及C粉末混合均匀；
(2)球磨：在混合均匀后的原料放入高能行星球磨机的球磨罐中，加入占原料质量百分比为2％的无水乙醇作为介质，将球磨罐中抽真空后填充氩气，球料质量比为10：1，球磨转速为300r/min，球磨时间为20h；
(3)干燥：将球磨后浆料置于旋转蒸发仪中，先抽真空，气压降至0.09MPa开始升温烘干，烘干温度55℃，烘干后粉末用200目筛网过筛；
(4)模压成型：将干燥后的粉体装入金属模具中，通过模压机在200MPa压力下模压成型制备金属陶瓷热轧辊坯体，保压时间为60s；
(5)固相烧结：将金属陶瓷热轧辊坯体放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为1000℃，真空度为10-2Pa，烧结时间为半小时，随炉冷却，得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧辊环预制体；
(6)机械加工：将烧结得到的预制体用车床机械加工，得到需要的辊环尺寸；
(7)高温烧结：将机械加工后得到的预制体放入真空烧结炉中进行高温烧结，具体为，自室温以8℃/min的升温速率升温至1000℃，然后以4℃/min的升温速率升温至1450℃，烧结时间为1小时，烧结后随炉冷却，得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环。
该实施例制备的复合材料辊环的硬度为75HRA，抗弯强度为850MPa。
实施例2
一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，包括混料、湿磨、干燥、模压成型、固相烧结、机械加工、高温烧结，具体过程如下：
(1)混料：按照质量比为Ti(C,N)：70％,Fe：20.719％,Ni：3％,Cr：6％,Mn：0.2％,Si：0.06％,C：0.021％，将纯度不低于99％的Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si、C粉末混合均匀；
(2)球磨：在混合均匀后的原料放入球磨罐中，加入占原料质量百分比为2％的无水乙醇作为介质，将球磨罐中抽真空后填充氩气，球料质量比为10：1，球磨转速为300r/min，球磨时间为10h；
(3)干燥：将球磨后浆料置于旋转蒸发仪中，先抽真空，气压降至0.09MPa开始升温烘干，烘干温度70℃，烘干后粉末用200目筛网过筛；
(4)模压成型：将干燥后的粉体装入金属模具中，在200MPa压力下模压成型制备金属陶瓷热轧辊坯体，保压时间为120s；
(5)固相烧结：将金属陶瓷热轧辊坯体放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为1000℃，真空度为10-2Pa，烧结时间为半小时，随炉冷却，得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧辊环预制体；
(6)机械加工：将烧结得到的预制体用车床机械加工，得到需要的辊环尺寸；
(7)高温烧结：将机械加工后得到的预制体放入真空烧结炉中进行高温烧结，具体为，自室温以8℃/min的升温速率升温至1000℃，然后以4℃/min的升温速率升温至烧结温度1440℃，烧结时间1小时，烧结后随炉冷却，Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环。
该实施例制备的复合材料辊环的硬度为76HRA，抗弯强度为990MPa。
实施例3
一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，包括混料、湿磨、干燥、模压成型、固相烧结、机械加工、高温烧结，具体过程如下：
(1)混料：按照质量百分比为Ti(C,N)：75％，Fe：19.65％,Ni：1.779％,Cr：3.345％,Mn：0.15％,Si：0.058％,C：0.018％；将纯度不低于99％的Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si、C粉末混合均匀；
(2)球磨：在混合均匀后的原料放入球磨罐中，加入占原料质量百分比为2％的无水乙醇作为介质，将球磨罐中抽真空后填充氩气，球料质量比为10：1，球磨转速为300r/min，球磨时间为10h；
(3)干燥：将球磨后浆料置于旋转蒸发仪中，先抽真空，气压降至0.09MPa开始升温烘干，烘干温度70℃，烘干后粉末用200目筛网过筛；
(4)模压成型：将干燥后的粉体装入金属模具中，在200MPa压力下模压成型制备金属陶瓷热轧辊坯体，保压时间为120s；
(5)固相烧结：将金属陶瓷热轧辊坯体放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为1000℃，真空度为10-2Pa，烧结时间为半小时，随炉冷却得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧辊环预制体；
(6)机械加工：将烧结得到的预制体用车床机械加工；
(7)高温烧结：将机械加工后得到的预制体放入真空烧结炉中进行高温烧结，具体为，自室温以8℃/min的升温速率升温至1000℃，然后以4℃/min的升温速率升温至1440℃，烧结时间1小时，烧结后随炉冷却，得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环。
该实施例制备的复合材料辊环的硬度为86HRA，抗弯强度为1300MPa。
实施例4
一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，包括混料、湿磨、干燥、模压成型、固相烧结、机械加工、高温烧结，具体过程如下：
(1)混料：按质量百分比为Ti(C,N)：80％，Fe：14.85％,Ni：1.8％,Cr：3.105％,Mn：0.195％,Si：0.04％,C：0.01％，将纯度不低于99％的Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si、C粉末混合均匀；
(2)球磨：在混合均匀后的原料放入球磨罐中，加入占原料质量百分比为2％的无水乙醇作为介质，将球磨罐中抽真空后填充氩气，球料质量比为10：1，球磨转速为300r/min，球磨时间为10h；
(3)干燥：将球磨后浆料置于旋转蒸发仪中，先抽真空，气压降至0.09MPa开始升温烘干，烘干温度70℃，烘干后粉末用200目筛网过筛；
(4)模压成型：将干燥后的粉体装入金属模具中，在200MPa压力下模压成型制备金属陶瓷热轧辊坯体，保压时间为120s；
(5)固相烧结：将金属陶瓷热轧辊坯体放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为1000℃，真空度为10-2Pa，烧结时间为半小时，随炉冷却，得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧辊环预制体；
(6)机械加工：将烧结得到的预制体用车床机械加工，得到需要的辊环尺寸；
(7)高温烧结：将机械加工后得到的预制体放入真空烧结炉中进行高温烧结，具体为，自室温以8℃/min的升温速率升温至1000℃，然后以4℃/min的升温速率升温至1440℃，烧结时间1小时，烧结后随炉冷却，得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环。
该实施例制备的复合材料辊环的硬度为90HRA，抗弯强度为1580MPa。
实施例5
一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，包括混料、湿磨、干燥、模压成型、固相烧结、机械加工、高温烧结，具体过程如下：
(1)混料：选用纯度不低于99％的Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si、C粉末混合，各组分照质量比为Ti(C,N)：75％，Fe：17.965％,Ni：2.25％,Cr：4.5％,Mn：0.2125％,Si：0.055％,C：0.0175％；
(2)球磨：在混合后的原料放入球磨罐中，加入占其质量百分比为2％的无水乙醇作为介质，将球磨罐中抽真空后填充氩气，球料质量比为10：1，球磨转速为300r/min，球磨时间为10h；
(3)干燥：将球磨后浆料置于旋转蒸发仪中，先抽真空，气压降至0.09MPa开始升温烘干，烘干温度70℃，烘干后粉末用200目筛网过筛；
(4)模压成型：将干燥后的粉体装入金属模具中，在200MPa压力下模压成型制备金属陶瓷热轧辊坯体，保压时间为120s；
(5)固相烧结：将金属陶瓷热轧辊坯体放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为1000℃，真空度为10-2Pa，烧结时间为半小时，随炉冷却得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧辊环预制体；
(6)机械加工：将烧结得到的预制体用车床机械加工，得到需要的辊环尺寸；
(7)高温烧结：将机械加工后得到的预制体放入真空烧结炉中进行高温烧结，具体为，自室温以8℃/min的升温速率升温至1000℃，然后以4℃/min的升温速率升温至1440℃，烧结时间1小时，烧结后随炉冷却，得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环。
该实施例制备的复合材料辊环的硬度为87HRA，抗弯强度为1400MPa。
实施例6
一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，包括混料、湿磨、干燥、模压成型、固相烧结、机械加工、高温烧结，具体过程如下：
(1)混料：选用纯度不低于99％的Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si、C粉末混合，各组分照质量比为Ti(C,N)：60％，Fe：28.744％,Ni：3.6％,Cr：7.2％,Mn：0.34％,Si：0.088％,C：0.028％；
(2)球磨：在混合后的原料放入球磨罐中，加入占其质量百分比为2％的无水乙醇作为介质，将球磨罐中抽真空后填充氩气，球料质量比为10：1，球磨转速为300r/min，球磨时间为10h；
(3)干燥：将球磨后浆料置于旋转蒸发仪中，先抽真空，气压降至0.09MPa开始升温烘干，烘干温度70℃，烘干后粉末用200目筛网过筛；
(4)模压成型：将干燥后的粉体装入金属模具中，在200MPa压力下模压成型制备金属陶瓷热轧辊坯体，保压时间为120s；
(5)固相烧结：将金属陶瓷热轧辊坯体放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为1000℃，真空度为10-2Pa，烧结时间为半小时，随炉冷却得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧辊环预制体；
(6)机械加工：将烧结得到的预制体用车床机械加工，得到需要的辊环尺寸；
(7)高温烧结：将机械加工后得到的预制体放入真空烧结炉中进行高温烧结，具体为，自室温以8℃/min的升温速率升温至1000℃，然后以4℃/min的升温速率升温至1440℃，烧结时间1小时，烧结后随炉冷却，得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环。
该实施例制备的复合材料辊环的硬度为76HRA，抗弯强度为830MPa。
实施例7
一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，包括混料、湿磨、干燥、模压成型、固相烧结、机械加工、高温烧结，具体过程如下：
(1)混料：选用纯度不低于99％的Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si、C粉末混合，各组分照质量比为Ti(C,N)：73.8％，Fe：14％,Ni：4％,Cr：8％,Mn：0.15％,Si：0.04％,C：0.01％；
(2)球磨：在混合后的原料放入球磨罐中，加入占其质量百分比为1％的无水乙醇作为介质，将球磨罐中抽真空后填充氩气，球料质量比为20：1，球磨转速为150r/min，球磨时间为15h；
(3)干燥：将球磨后浆料置于旋转蒸发仪中，先抽真空，气压降至0.09MPa开始升温烘干，烘干温度75℃，烘干后粉末用200目筛网过筛；
(4)模压成型：将干燥后的粉体装入金属模具中，在100MPa压力下模压成型制备金属陶瓷热轧辊坯体，保压时间为80s；
(5)固相烧结：将金属陶瓷热轧辊坯体放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为800℃，真空度为10-2Pa，烧结时间为90min，随炉冷却得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧辊环预制体；
(6)机械加工：将烧结得到的预制体用车床机械加工，得到需要的辊环尺寸；
(7)高温烧结：将机械加工后得到的预制体放入真空烧结炉中进行高温烧结，具体为，自室温以8℃/min的升温速率升温至1000℃，然后以4℃/min的升温速率升温至1200℃，烧结时间1.5小时，烧结后随炉冷却，得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环。
该实施例制备的复合材料辊环的硬度为83HRA，抗弯强度为1260MPa。
实施例8
一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，包括混料、湿磨、干燥、模压成型、固相烧结、机械加工、高温烧结，具体过程如下：
(1)混料：选用纯度不低于99％的Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si、C粉末混合，各组分照质量比为Ti(C,N)：64.53％，Fe：30％,Ni：2％,Cr：3％,Mn：0.35％,Si：0.09％,C：0.03％；
(2)球磨：在混合后的原料放入球磨罐中，加入占其质量百分比为1％的无水乙醇作为介质，将球磨罐中抽真空后填充氩气，球料质量比为15：1，球磨转速为200r/min，球磨时间为4h；
(3)干燥：将球磨后浆料置于旋转蒸发仪中，先抽真空，气压降至0.09MPa开始升温烘干，烘干温度60℃，烘干后粉末用200目筛网过筛；
(4)模压成型：将干燥后的粉体装入金属模具中，在400MPa压力下模压成型制备金属陶瓷热轧辊坯体，保压时间为30s；
(5)固相烧结：将金属陶瓷热轧辊坯体放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为900℃，真空度为10-2Pa，烧结时间为40min，随炉冷却得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧辊环预制体；
(6)机械加工：将烧结得到的预制体用车床机械加工，得到需要的辊环尺寸；
(7)高温烧结：将机械加工后得到的预制体放入真空烧结炉中进行高温烧结，具体为，自室温以8℃/min的升温速率升温至1000℃，然后以4℃/min的升温速率升温至1500℃，烧结时间0.5小时，烧结后随炉冷却，得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环。
该实施例制备的复合材料辊环的硬度为77HRA，抗弯强度为920MPa。
参见图1，图1为金属陶瓷辊环1的结构示意图，金属陶瓷辊环1呈圆筒状，根据实际工况和需求制备成不同尺寸；其组成为Ti(C,N)硬质相和304不锈钢粘结相，304不锈钢由Fe、Ni、Cr、Mn、Si、C元素组成。本发明中经烧结后金属陶瓷辊环由Ti(C,N)硬质相和304不锈钢粘结相组成。
从图2可以看出，该金属陶瓷组织结构致密，晶粒尺寸细小，硬质相分布均匀。

Claims (10)

1.一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混料：按照质量百分比计：Ti(C,N)：60％～80％，Fe：14％～30％，Ni：1.8％～4％，Cr：3％～8％，Mn：0.15％～0.35％，Si：0.04％～0.09％，C：0.01％～0.03％，将Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si以及C粉混合均匀，然后在氩气保护下湿磨，干燥，过筛，得到粉体；
(2)将粉体装入金属模具中模压成型，制成辊环形状；
(3)固相烧结：先将辊环形状的坯体放入固相烧结，制成热轧辊环预制体；
(4)机械加工：将热轧辊环预制体进行机械加工，得到需要的辊环尺寸；
(5)高温烧结：将机械加工后的热轧辊环预制体进行高温烧结，得到Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧辊环。
2.根据权利要求1中所述的一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，其特征在于，步骤(1)中湿磨具体过程为：在混合均匀的粉末放入球磨罐中，加入占混合均匀的粉末质量1％～2％的无水乙醇作为介质，将球磨罐中抽真空后填充氩气，球料质量比为(5～20)：1，球磨转速为150r/min～300r/min，球磨时间为4h～20h。
3.根据权利要求1中所述的一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，其特征在于，步骤(1)中干燥具体过程为：采用旋转蒸发仪烘干，烘干温度为55℃～75℃，真空度为0.09MPa。
4.根据权利要求1中所述的一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，其特征在于，步骤(2)中模压成型具体为：在100～400MPa压力下保压30s～120s。
5.根据权利要求1中所述的一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，其特征在于，步骤(3)中烧结温度为800℃～1000℃，时间为10～90min。
6.根据权利要求1中所述的一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，其特征在于，步骤(5)中高温烧结时真空度为10-2Pa。
7.根据权利要求1或6中所述的一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，其特征在于，步骤(5)中烧结的温度为1200℃～1500℃，烧结时间为0.5h～1.5h。
8.根据权利要求7中所述的一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，其特征在于，步骤(5)中自室温升温，1000℃以下升温速率为8℃/min，1000℃以上升温速率为4℃/min。
9.根据权利要求1中所述的一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，其特征在于，步骤(5)中烧结后随炉冷却。
10.根据权利要求1中所述的一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法，其特征在于，该辊环的硬度值范围为75HRA～90HRA，抗弯强度为800MPa～1600MPa。
CN201810254721.3A 2018-03-26 2018-03-26 一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法 Pending CN108265217A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810254721.3A CN108265217A (zh) 2018-03-26 2018-03-26 一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810254721.3A CN108265217A (zh) 2018-03-26 2018-03-26 一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108265217A true CN108265217A (zh) 2018-07-10

Family

ID=62777958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810254721.3A Pending CN108265217A (zh) 2018-03-26 2018-03-26 一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108265217A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109234600A (zh) * 2018-10-15 2019-01-18 西安热工研究院有限公司 一种稀土改型金属基TiC复合材料及制备风机机壳内筒的方法
CN109385090A (zh) * 2018-11-20 2019-02-26 浙江歌瑞新材料有限公司 一种涂油辊和集束轮的配方及其制造工艺
CN111589873A (zh) * 2020-05-13 2020-08-28 华誉智造(上海)新材料有限公司 一种组合轧辊及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101302595A (zh) * 2008-07-08 2008-11-12 湖南科技大学 高耐磨Ti(C,N)基金属陶瓷刀具及其制备

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101302595A (zh) * 2008-07-08 2008-11-12 湖南科技大学 高耐磨Ti(C,N)基金属陶瓷刀具及其制备

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIN HE ET AL.: "Effect of milling time on powder’s structure evolution of Ti(C,N)-304 stainless steel cermet", 《MATERIALS RESEARCH EXPRESS》 *
LIN HE ET AL.: "Effect of milling time on the microstructure and mechanical properties of Ti(C,N)-304 stainless steel cermet", 《MATERIALS RESEARCH EXPRESS》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109234600A (zh) * 2018-10-15 2019-01-18 西安热工研究院有限公司 一种稀土改型金属基TiC复合材料及制备风机机壳内筒的方法
CN109385090A (zh) * 2018-11-20 2019-02-26 浙江歌瑞新材料有限公司 一种涂油辊和集束轮的配方及其制造工艺
CN111589873A (zh) * 2020-05-13 2020-08-28 华誉智造(上海)新材料有限公司 一种组合轧辊及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109252081B (zh) 一种高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金及其制备方法
CN109338199B (zh) 一种陶瓷颗粒增强的高熵合金及其制备方法
CN109161774A (zh) 由高熵合金作为粘结剂的硬质碳化钨合金及其制备方法
CN110423930A (zh) 一种超细晶高熵金属陶瓷复合材料及其制备方法
CN108265217A (zh) 一种制备Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷热轧机复合材料辊环的方法
CN109868382A (zh) 一种稀土元素改性Mo2FeB2基金属陶瓷及其制备方法
CN108823478A (zh) 超细高熵合金粘结相金属陶瓷及其制备方法
CN105272260B (zh) 一种无粘结相碳化钨复合材料及其制备方法
CN107345284B (zh) 采用Ni-Cu连续固溶体作粘结相的Ti基金属陶瓷材料
CN107794430A (zh) 一种超细晶粒金属陶瓷及其制备方法
CN104311005B (zh) 锆铈铝复合陶瓷珠及其制备工艺
CN105734387B (zh) 一种TiB2基金属陶瓷及其制备方法
CN106011581A (zh) 一种含钒无磁Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法
CN104674098B (zh) 基于TiCN‑(Ti,M)CN混芯结构的金属陶瓷材料及其制备方法
CN110468320B (zh) 一种高硬度和高韧性的金属陶瓷及其制备方法和应用
CN109943739A (zh) 一种等离子体球磨制备超细晶WC-Co硬质合金的方法
CN106892660A (zh) 一种陶瓷手机后盖及其制备方法
CN109825754A (zh) 一种改性Mo2FeB2基金属陶瓷及其制备方法
CN103042208B (zh) 铁和碳化钛混合料及其在冷压模具表面制作涂层的方法
CN111778436B (zh) 一种冷压-热压烧结制备wc-y2o3无粘结相硬质合金的方法
CN108486448A (zh) 一种多相二硼化钛/碳氮化钛-不锈钢金属陶瓷热轧机辊环的制备方法
CN108277413A (zh) 一种3d玻璃热弯机用耐高温均热板及其制造工艺
CN104690273A (zh) 一种纳米改性Ti(C&N)基金属陶瓷刀具的制备工艺
CN108411179B (zh) 一种多相二硼化钛/碳氮化钛金属陶瓷及其制备方法
CN108265218A (zh) 一种稀土掺杂Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷的制备工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180710