CN108425034A - 一种铍铜铸轧辊套的表面强化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铍铜铸轧辊套的表面强化方法，包括向铍铜铸轧辊套喷涂普通石英砂进行预处理，对铍铜铸轧辊套表面进行激光重熔，激光重熔后时效处理以及车磨、抛光等后续处理；本发明的有益效果是：本发明对使用传统工艺加工而成的铍铜合金辊套进行表面激光重熔处理，快速完成熔化、凝固与固溶处理，获得铍的过饱和固溶体，再利用时效处理从过饱和固溶体中析出弥散的γ相，获得高强、高导的表面强化层，表面激光重熔处理步骤中未融入其他强化材料，不会破坏铍铜合金的组分配比，时效处理可以充分发挥铍铜合金的性能潜质，弥补了表面激光重熔处理金相不均匀的缺陷，大幅提高铍铜合金辊套的机械性能。

Description

一种铍铜铸轧辊套的表面强化方法

技术领域

本发明涉及材料加工领域，尤其涉及一种铍铜铸轧辊套的表面强化方法。

背景技术

铍铜合金因其高导热率和优秀的高温机械性能，已被当做铸轧辊套的理想材料。目前，制造铸轧辊套用的铍铜合金一般采用铸坯、热锻和机械加工的常规工艺流程生产，难以获得均匀、细小的晶粒组织，制得的铍铜铸轧辊套机械性能和导热性能较差。铍铜合金是一种典型的析出强化型合金，固溶时可获得铍的过饱和固溶体，该过饱和固溶体在时效过程中析出弥散的γ相，则能使合金获得优良机械性能和导热性能，从而提高铍铜合金的热稳定性和耐疲劳性。但在实际情形中，铍铜合金锻件在热加工及热处理时难以保证各个部位的流动和温度均匀一致，从而难以控制γ相的弥散化析出，导致铍铜合金铸件整体性能大打折扣，铍铜合金铸轧辊套在周期性高温、大轧制力条件下服役时，其耐热-应力疲劳性能差，使用寿命短。

近年来，随着激光技术的不断发展，激光表面处理技术也越来越广泛地应用到金属表面处理领域，中国专利CN103668177B和CN103668177A涉及激光表面加工技术，具体为向基体表面喷涂另外一种材料，然后利用激光的高能束将基体与涂层结合，利用涂层性能强化表面，以达到使用目的。然而，此类方法在铍铜合金铸轧辊套上并不适用：购置喷涂材料会增加修复成本，并且额外的附着层会影响铸轧辊的导热性，喷涂再重熔的工艺也延长了修复周期，降低修复效率。此外，单一地采用激光重熔工艺对铍铜铸轧辊套的表面处理后无法实现合金中γ相的弥散化析出，无法从本质上提升铍铜铸轧辊套的机械性能。

发明内容

本发明针对现有铍铜铸轧辊套机械性能差的问题，提供一种铍铜铸轧辊套的表面强化方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种铍铜铸轧辊套的表面强化方法，其特征在于，包括以下步骤，

1)预处理：向经过车削加工的铍铜铸轧辊套喷涂普通石英砂，以增加铍铜合金激光吸收率；

2)激光重熔：用激光束扫描预处理后的铍铜铸轧辊套表面，形成表面重熔层；

3)时效处理：将激光重熔后的铍铜铸轧辊套置于真空炉或气氛保护炉中，加热至300-500℃，保温6-10小时；

4)后处理：对时效处理后的铍铜铸轧辊套进行表面车磨和抛光。

所述铍铜铸轧辊套用铍铜合金组分为：

铍0.1-3wt％、镍0.1-4wt％、钴0.1-4wt％、余量为铜。

所述步骤2)中激光重熔工艺为：

激光器功率3-6kW、扫描速率100-2000mm/min、光斑直径3-10mm、搭接率15％-30％、重熔层深度0.5-1.2mm。

本发明的有益效果是：本发明对使用传统工艺加工而成的铍铜合金辊套进行表面激光重熔处理，快速完成熔化、凝固与固溶处理，获得铍的过饱和固溶体，再利用时效处理从过饱和固溶体中析出弥散的γ相，获得高强、高导的表面强化层；本发明表面激光重熔处理步骤中未融入其他强化材料，不会破坏铍铜合金的组分配比，简化加工流程，降低成本，减少污染物排放，后续的时效处理可以充分发挥铍铜合金的性能潜质，弥补了表面激光重熔处理金相不均匀的缺陷，大幅提高铍铜合金辊套的机械性能。

具体实施方式

以下结合实例对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

一种铍铜铸轧辊套的表面强化方法，包括以下步骤：

1)预处理：选用含铍3wt％、镍0.1wt％、钴0.1wt％和铜96.8wt％的铍铜合金制备铍铜铸轧辊套，经过车削加工后向辊套喷涂普通石英砂，以增加铍铜合金激光吸收率；

2)激光重熔：设定激光重熔工艺，激光器功率3kW、扫描速率100mm/min、光斑直径3mm、搭接率15％，对铍铜铸轧辊套表面进行扫描，形成深度为0.5mm的表面重熔层；

3)时效处理：将激光重熔后的铍铜铸轧辊套置于真空炉或气氛保护炉中，加热至300-500℃，保温6-10小时；

4)后处理：对时效处理后的铍铜铸轧辊套进行表面车磨和抛光。

实施例2

一种铍铜铸轧辊套的表面强化方法，包括以下步骤：

1)预处理：选用含铍1.5wt％、镍2wt％、钴2wt％和铜94.5wt％的铍铜合金制备铍铜铸轧辊套，经过车削加工后向辊套喷涂普通石英砂，以增加铍铜合金激光吸收率；

2)激光重熔：设定激光重熔工艺，激光器功率4.5kW、扫描速率1000mm/min、光斑直径6.5mm、搭接率20％，对铍铜铸轧辊套表面进行扫描，形成深度为0.8mm的表面重熔层；

3)时效处理：将激光重熔后的铍铜铸轧辊套置于真空炉或气氛保护炉中，加热至300-500℃，保温6-10小时；

4)后处理：对时效处理后的铍铜铸轧辊套进行表面车磨和抛光。

实施例3

一种铍铜铸轧辊套的表面强化方法，包括以下步骤：

1)预处理：选用含铍0.1wt％、镍4wt％、钴4wt％和铜91.9wt％的铍铜合金制备铍铜铸轧辊套，经过车削加工后向辊套喷涂普通石英砂，以增加铍铜合金激光吸收率；

2)激光重熔：设定激光重熔工艺，激光器功率6kW、扫描速率2000mm/min、光斑直径10mm、搭接率30％，对铍铜铸轧辊套表面进行扫描，形成深度为1.2mm的表面重熔层；

3)时效处理：将激光重熔后的铍铜铸轧辊套置于真空炉或气氛保护炉中，加热至300-500℃，保温6-10小时；

4)后处理：对时效处理后的铍铜铸轧辊套进行表面车磨和抛光。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种铍铜铸轧辊套的表面强化方法，其特征在于，包括以下步骤，

1)预处理：向经过车削加工的铍铜铸轧辊套喷涂普通石英砂；

2)激光重熔：用激光束扫描预处理后的铍铜铸轧辊套表面，形成表面重熔层；

3)时效处理：将激光重熔后的铍铜铸轧辊套置于真空炉或气氛保护炉中，加热至300-500℃，保温6-10小时；

4)后处理：对时效处理后的铍铜铸轧辊套进行表面车磨和抛光。

2.根据权利要求1所述的铍铜铸轧辊套的表面强化方法，其特征在于，所述铍铜铸轧辊套用铍铜合金组分为：

铍0.1-3wt％、镍0.1-4wt％、钴0.1-4wt％、余量为铜。

3.根据权利要求1所述的铍铜铸轧辊套的表面强化方法，其特征在于，所述步骤2)中激光重熔工艺为：

激光器功率3-6kW、扫描速率100-2000mm/min、光斑直径3-10mm、搭接率15％-30％、重熔层深度0.5-1.2mm。