ＷＣ复合导辊及其制造方法技术

ＷＣ复合导辊及其制造方法，复合导辊是在钢基体的表面有复合材料层，其特征是钢基体是碳含量按重量百分比为０．２～０．７％的碳素钢或合金钢；复合材料层按重量百分比的材料成分是：ＷＣ为１０～５０％、Ｃ为０．２～０．８％、Ｃｒ为０～３．０％、Ｍｏ为０～２．０％、Ｍｎ为０～２．０％、ＲＥ为０．１１－０．５％、其它金属和非金属元素总量不超过５％，余量为Ｆｅ。将复合材料粉体以等离子喷涂的涂敷方法涂敷于钢基体表面，并采用氩弧重熔方法使其与钢基体一起重熔，在钢基体表面形成复合材料层；或直接将复合材料粉体喷洒于钢基体表面，并采用氩弧重熔方法使其与钢基体一起重熔。本发明专利技术复合导辊硬度高、耐磨性好、脆性低、可热处理、可机械加工、成本低、性价比高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及线棒型材轧机导辊及其制备方法。
技术介绍
导辊是线、棒、型材成型设备的关键零件和主要消耗件，其市场需求量很大。目前，国内外采用的导辊主要有高铬铸铁、高铬铸钢、镍铬冷硬铸铁、Crl2MoV钢、高速钢和硬质合金等。前几类导辊成本低，但使用寿命短；高速钢导辊中偏析严重，共晶碳化物易呈网状分布，脆性大，易破碎；硬质合金寿命长，但价格昂贵，性价比不高。国内外也有采用表面涂敷合金或复合材料的方法，但涂敷的复合材料通常是WC-Co复合材料、WC-Ni复合材料、TiC-Ti复合材料等价格昂贵的复合材料，且不可通过热处理明显改善熔覆层组织和性能，涂覆工艺采用单一喷涂工艺或激光熔覆工艺、或真空熔结工艺。涂覆工艺采用单一喷涂工艺只能与钢基体形成机械结合；采用激光熔覆，成本高，熔覆层浅；真空熔结熔覆工艺虽可形成冶金结合，但熔覆的是价格昂贵的低熔点Ni基合金，成本高，工艺复杂，性能提高有限。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种具备硬度高，耐磨性好，脆性较低，可热处理，可机械加工，成本低，性价比高等优良性能的WC复合导辊及其制造方法。 本专利技术解决技术问题所采用如下技术方案。本专利技术WC复合导辊是在钢基体的表面有复合材料层，其特点是 所述钢基体是碳含量按重量百分比为0. 2 0. 7%的碳素钢或合金钢； 所述复合材料层按重量百分比的材料成分为 WC为10 50%、C为0. 2 0. 8%、Cr为0 3. 0%、 Mo为0 2. 0%、Mn为0 2. 0%、RE为0. 11—0. 5%、 其它金属和非金属元素总量不超过5 % ，余量为Fe。 本专利技术WC复合导辊的制造方法的特点是将所述复合材料粉体以等离子喷涂的涂敷方法涂敷于钢基体表面，并采用氩弧重熔方法使其与钢基体一起重熔，在钢基体表面形成复合材料层；或直接将复合材料粉体喷洒于钢基体表面，并采用氩弧重熔方法使其与钢基体一起重熔，在钢基体表面形成复合材料层，使复合材料与所述钢基体之间形成冶金结合。 与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在 1、本专利技术复合材料中以WC颗粒为硬质相颗粒，以钢为复合材料熔覆层的基体材料，并加入稀土，组成RE-WC-钢复合材料涂层，WC具有强化、硬化、提高耐磨性的作用，稀土具有细化、净化熔覆层基体，改善碳化物形态与分布的作用，钢基体具有粘接硬质相颗粒，保证材料的韧性、强度、可热处理性和可加工性的作用。与已有技术中WC-Co、WC-Ni复合材3料、TiC-Ti钢复合材料等表面熔敷材料相比，具有成本低廉、原材料丰富、节约贵重金属的 特点。 2、本专利技术复合材料采用等离子喷涂的涂敷方法涂敷于钢基体表面，或直接将经预处理的复合材料粉体或WC粉体喷洒于钢基体表面，并采用氩弧重熔方法使其与钢基体一起重熔，在钢基体表面形成复合材料层，在复合材料与所述钢基体之间形成冶金结合，其工艺简单、成本低，复合材料与基体界面结合良好。 以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步描述具体实施例方式本实施例WC复合导辊是在钢基体的表面有复合材料层，其中，钢基体是碳含量按重量百分比为0. 2 0. 7%的碳素钢或合金钢； 复合材料按重量百分比的成分为WC 10 50%、C 0.2 0.8%、Cr 0 3.0%、 Mo 0 1.0%、Mn 0 2. 0%、RE 0. 11_0. 5%其它金属和非金属元素总量不超过 5%，余量为Fe。 其中，其它金属和非金属元素包括Ti、Ni、Nb、V、Zr、RE、Si、B、N、H、0、Al、Cu、Co、 Mg、Ca、Zn、K、Sn、Pb。 本专利技术复合材料按重量百分比的材料成分举例如下表 <table>table see original document page 4</column></row><table> 上表中的第一组，WC在复合材料中起到增强作用，可提高合金耐磨性。由于相对 含量少，耐磨性提高幅度有限。但由于基体的连续性好，一定量的RE可净化、细化组织，减少wc的桥接，改善wc的形态与分布状态，复合材料韧性优良，在承受接触应力时，不易发生脆性剥落。 上表中的第二组，WC量较第一组增加50%，硬质颗粒对复合材料的增强作用明显 提高，抗磨能力较之第一组好。同时加入一定量Cr、 Mo、 Si等元素，可提高复合材料的耐 热性，同时C量略有降低，可提高复合材料的韧性，结果将导致复合材料抗热疲劳性能的提 高；Mo有固溶强化的作用，Ti、V有细化晶粒、提高强度和塑韧性的作用；RE可净化、细化组 织，减少WC的桥接，改善WC的形态与分布状态。热轧导辊工作时，导辊表面会反复受到加 热、激冷的作用，热疲劳剥落和断裂是其主要失效形式之一，而上述成分的复合材料可具有 较好的抗热疲劳剥落和断裂的能力。 上表中的第三组，WC量较第二组进一步增加，硬质颗粒对复合材料的增强作用提 高，抗磨能力较之第二组好。由于加入的Cr、Mo等元素比第二组多，可提高复合材料的耐热 性及抗热疲劳剥落和断裂的能力。Ti、 V量减为0，可降低成本，但细化晶粒、提高强度效果 下降。但由于Mn量也减为O，复合材料晶粒粗化倾向降低，不致过于粗化。增加O. 1%含碳 量，可增加复合材料的硬度。上述复合材料具有较好的耐磨性、抗热疲劳性，成本较第二组 低。 上表中的第四组，WC量较第三组进一步增加，硬质颗粒对复合材料的增强作用提 高，抗磨能力较之第三组好。由于复合材料中作为粘结相的钢百分比下降，及WC溶解量增 加导致作为粘结相的钢中碳含量增加，复合材料的韧性会下降，脆性会增加，加入Ni有提 高韧性的作用。 上表中的第五组，WC量较第四组明显增加，复合材料的硬度、耐磨性很高，合金元 素量大，成本高。大量合金元素存在可明显提高复合材料中作为粘结相的钢的韧性、耐热 性、抗热疲劳性，可改善复合材料由于钢的比例下降而牺牲的韧性和抗疲劳性，RE仍起到净 化、细化组织，减少WC的桥接，改善WC的形态与分布状态的作用。 上表中的第六组，C量较第五组明显增加，对提高硬度和耐磨性有利，但韧性会下 降，若碳含量再增加，韧性的下降会明显降低合金性能与寿命。 上表中的第七组，C量较第五组有明显降低，对提高表面复合材料韧性有利，可降低表面裂纹产生的可能性，同时合金元素含量明显降低，可降低合金成本。 上表中的第八组，C量较第五组有明显降低，对提高表面复合材料韧性有利，可降低表面裂纹产生的可能性，同时合金元素含量明显降低，可降低合金成本。较之第五组，RE含量增加，对合金的净化、细化，改善WC的状态有利，但若再进一步增加，则会对熔覆层性能产生不利作用。实施例1 : 按重量百分比计，复合材料的成分为25%WC、1.0%Cr、1.0%Mo、0. 5%Nb，0. 2% RE、Ti、Ni、Mn、V、Zr、Si或B合金元素总量不超过2X，复合材料的钢基体中碳含量为0.4X， 余量为Fe ;将上述复合材料原料经混料、球磨，制成粉体，采用等离子喷涂的方法涂敷于金 属表面，使其与金属表面结合。为防止起皮，喷涂层厚度不超过lmm。采用氩弧重熔的重熔 加工方法，使表面涂覆层重熔，与钢基体形成冶金结合。具体氩弧重熔工艺为电流为70A， 焊速为130mm/min，氩气流量为10L/本文档来自技高网...

【技术保护点】
ＷＣ复合导辊，是在钢基体的表面有复合材料层，其特征是：　　　　所述钢基体是碳含量按重量百分比为０．２～０．７％的碳素钢或合金钢；　　　　所述复合材料层按重量百分比的材料成分为：ＷＣ为１０～５０％、Ｃ为０．２～０．８％、Ｃｒ为０～３．０％、Ｍｏ为０～２．０％、Ｍｎ为０～２．０％、ＲＥ为０．１１－０．５％、　　　　其它金属和非金属元素总量不超过５％，余量为Ｆｅ。

【技术特征摘要】
WC复合导辊，是在钢基体的表面有复合材料层，其特征是所述钢基体是碳含量按重量百分比为0.2～0.7％的碳素钢或合金钢；所述复合材料层按重量百分比的材料成分为WC为10～50％、C为0.2～0.8％、Cr为0～3.0％、Mo为0～2.0％、Mn为0～2.0％、RE为0.11-0.5％、其它金属和非金属元素总量不超过5％，余量为Fe。...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜晓东，杜炤鑫，杜怡林，袁霞，
申请(专利权)人：合肥上雅电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]