一种中低应力工况下高锰钢耐磨强化方法技术

本发明专利技术公开了一种中低应力工况下高锰钢耐磨强化方法，将熔覆材料离散分布在高锰钢表面，并通过熔敷方法将熔覆材料与高锰钢进行熔敷，使得两者冶金结合，从而在高锰钢表面形成包括有高硬耐磨合金体的熔敷层，表面覆盖有所述熔覆层的高锰钢表面硬度为50～65HRC。本发明专利技术方法既保留了高锰钢基体的强韧性，又提高了高锰钢在使用初期的耐磨性能，大大降低了高锰钢基体在使用初期产生的塑性变形，延长了高锰钢零件的使用寿命，且提高了高锰钢齿板等零件与破碎物料之间的咬合能力，可提高破碎效果。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，将熔覆材料离散分布在高锰钢表面，并通过熔敷方法将熔覆材料与高锰钢进行熔敷，使得两者冶金结合，从而在高锰钢表面形成包括有高硬耐磨合金体的熔敷层，表面覆盖有所述熔覆层的高锰钢表面硬度为50～65HRC。本专利技术方法既保留了高锰钢基体的强韧性，又提高了高锰钢在使用初期的耐磨性能，大大降低了高锰钢基体在使用初期产生的塑性变形，延长了高锰钢零件的使用寿命，且提高了高锰钢齿板等零件与破碎物料之间的咬合能力，可提高破碎效果。【专利说明】
本专利技术属于高锰钢领域，更具体地，涉及一种中低应力工况高锰钢零件耐磨强化 方法。
技术介绍
高锰钢拥有优异的加工硬化能力和高的冲击韧性，其在抵抗强冲击、大压力作用 下的磨料磨损或凿削磨损方面具有其他材料难以比拟的耐磨性能。自高锰钢被专利技术后，其 被广泛用于矿山、铁路、冶金、电力和建材等各个领域中，如破碎机鄂板、挖掘机斗齿、球磨 机衬板、铁路辙叉、破碎壁等。 高锰钢优异的加工硬化能力只有在高应力工况下才能实现，即其必须在高应力工 况下使用，在使用过程中被进行加工硬化后，才能表现出优异的耐磨性能。然而，目前在耐 磨领域高应力工况不足5%，绝大部分是中低应力工况，使得高锰钢在使用初期表层因为外 界作用的应力不够，而未充分被加工硬化，结果是其表面硬度较低，耐磨性较差，磨损严重。 为了提高高锰钢在中低应力工况下的耐磨性能，人们采用了各种预硬化方法来提 高高锰钢的耐磨性能。即，使其在中低应力工况下使用时，仍然能够充分进行加工硬化，具 有较高硬度和耐磨性能。 目前使用的预硬化方法主要有：空气锤击、辊子往返施压、爆炸预硬化、喷丸强化、 轧制等。虽然这些方法在一定程度上能改善高锰钢的耐磨性，但因工艺复杂或成本过高等 因素而限制了它们的实际应用。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种中低应力工况高锰钢零 件耐磨强化方法，其目的在于采用一种成本低廉，工艺简单的方法使高锰钢零件在中低应 力工况下使用时具有较高硬度和较高的耐磨性能。 为实现上述目的，本专利技术提供了，其特 征在于，采用熔覆方法将熔覆材料离散分布在高锰钢表面且与高锰钢形成冶金结合以获 得高硬度高耐磨的熔覆层，所述熔覆层中具有熔覆材料与高锰钢基体形成的高硬耐磨合金 体，用于增强所述熔覆层的硬度和耐磨性，高硬耐磨合金体是本专利技术中由熔覆材料与高锰 钢基体因为熔融而相混合后凝固得到的高硬度高耐磨的合金的名称。 进一步的，表面覆盖有所述熔覆层的高锰钢表面硬度为50?65HRC。 进一步的，所述熔覆材料具有可焊接性且硬度为50?65HRC。 进一步的，所述的熔覆方法包括采用热源将熔覆材料熔融在高锰钢表面且形成冶 金结合的方法，所述熔覆方法的熔覆能量形式包括电弧、激光、等离子束以及火焰。 进一步的，所述熔覆能量优选为等离子束。 进一步的，所述熔覆材料的形状为丝材、粉末、块体、棒材以及带状。 进一步的，所述熔覆材料的形状优选为丝材或粉末。 进一步的，所述高硬耐磨合金体的几何形状为圆柱状、球冠状、短棒状、长条状、锯 齿状以及网纹状。 进一步的，所述高硬耐磨合金体的几何形状优选为球冠状或者网纹状。 本专利技术方法中耐磨强化原理： 一方面，在高锰钢基体承受外界中低载荷作用时，高硬耐磨合金体首先与外界载 荷接触，可使外界载荷通过高硬耐磨合金体向其周围的高锰钢基体传递压力并在周围基体 中产生应力集中，使基体获得充分的加工硬化，从而硬度和耐磨性能大幅提高。 另一方面，高硬耐磨合金体本身具有较高的硬度和耐磨性能，也有助于提高高锰 钢表面的耐磨性能。 总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有 益效果： 1、本专利技术方法通过在高锰钢零件表面熔覆呈离散分布的高硬耐磨合金体，高硬耐 磨合金体与高锰钢基体为冶金结合，结合强度高，可有效避免外界载荷作用时高硬耐磨合 金体与基体开裂或者脱落等问题。 2、本专利技术方法中高硬耐磨合金体离散分布于高锰钢基体表面，由于高硬合金体本 身具有较高的硬度和耐磨性，可大大降低在外界载荷作用下高锰钢基体中奥氏体组织由于 其屈服强度低而产生较大的塑性变形，本专利技术方法既保留了高锰钢基体的强韧性，又提高 了高锰钢零件表面在使用初期的耐磨性能。 3、本专利技术方法中在高锰钢基体表面熔覆呈离散分布的高硬耐磨合金体，可以大大 提高高锰钢齿板等零件与破碎物料之间的咬合能力，提高破碎效果。 4、本专利技术方法工艺过程简单，稳定可控，可将高锰钢零件寿命提高至少一倍，效果 显著，适用规模化生产。 【专利附图】【附图说明】 图1(a)为实施例中高锰钢表面熔覆横条状的高硬耐磨合金体示意图； 图1(b)为实施例中高锰钢表面熔覆短棒状的高硬耐磨合金体示意图； 图1(c)为实施例中高锰钢表面熔覆圆柱状或球冠状的高硬耐磨合金体示意图； 图1 (d)为实施例中商猛钢表面溶覆呈锅齿状的商硬耐磨合金体不意图； 图1(e)为实施例中高锰钢表面熔覆呈网纹状分布的高硬耐磨合金体示意图； 图2为实施例中高锰钢在承受外界中低载荷作用时呈球冠状分布的高硬耐磨合 金体周围基体加工硬化过程示意图； 图3为实施例中鄂式破碎机中高锰钢齿板表面熔覆呈球冠状离散分布的高硬耐 磨合金体示意图。 在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中： 1-球冠状高硬耐磨合金体，2-基体加工硬化区，3-高锰钢基体，4-高锰钢齿板上 的高硬耐磨合金体，5-高锰钢齿板。 【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并 不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。 图1 (a)为实施例中高锰钢表面熔覆横条状的高硬耐磨合金体示意图，图1 (b)为 实施例中高锰钢表面熔覆短棒状的高硬耐磨合金体示意图，图1(c)为实施例中高锰钢表 面熔覆圆柱状或球冠状的高硬耐磨合金体示意图，该图为横截面图，圆柱状和球冠装的横 截面图类似，图1(d)为实施例中高锰钢表面熔覆呈锯齿状的高硬耐磨合金体示意图，图 1 (e)为实施例中高锰钢表面熔覆呈网纹状分布的高硬耐磨合金体示意图。 图2为实施例中高锰钢在承受外界中低载荷作用时呈球冠状分布的高硬耐磨合 金体周围基体加工硬化过程示意图，球冠状高硬耐磨合金体1嵌在高锰钢基体3中，当该熔 覆层受到中低载荷作用后，球冠状高硬耐磨合金体1首先受力，由于其硬度高，不易变形， 直接将应力传递给球冠状高硬耐磨合金体1周围的高锰钢基体中，在应力不断作用下在高 锰钢基体上产生了基体加工硬化区2,该加工硬化区的硬度因此增加，实现了强化。 实施例1 : 本实施例在鄂式破碎机的高锰钢齿板上熔覆高硬耐磨合金体：采用电弧作为热 源，采用直径l〇mm高度5mm主要成分为FeCrSiB的圆柱状材料作为熔覆材料，该材料的硬 度为50HRC，在高锰钢齿板表面获得呈圆柱状离散分布的高硬耐磨合金体，表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中低应力工况下高锰钢耐磨强化方法，其特征在于，将熔覆材料离散分布在高锰钢表面，并通过熔敷方法将熔覆材料与高锰钢进行熔敷，使得两者冶金结合，从而在高锰钢表面形成包括有高硬耐磨合金体的熔敷层，即可实现高锰钢的耐磨强化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董选普，潘璋，黄齐文，李伟峰，吴希文，李建军，
申请(专利权)人：华中科技大学，浙江红马铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42