本發(fā)明涉及一種雙金屬復(fù)合材料的制造方法，準(zhǔn)確的說是一種液液復(fù)合鐵基雙金屬的方法。

背景技術(shù)：

鑄造鐵基雙金屬復(fù)合材料多采用固液復(fù)合和液液復(fù)合，液液復(fù)合多用于離心鑄造雙金屬復(fù)合管，固液復(fù)合多用于各種形狀的雙金屬復(fù)合工件，這兩種工藝均存在有各自的缺陷和優(yōu)點(diǎn)。

固液復(fù)合適用于復(fù)合面不規(guī)則的雙金屬工件，但由于金屬液幾乎不能熔化鐵基固態(tài)金屬，從而保證了雙金屬材料的成分，尤其是第二層鐵基金屬的成分，但該方法生產(chǎn)的鐵基雙金屬工件結(jié)合力很弱，多依賴復(fù)合結(jié)構(gòu)來保證雙金屬不分離、不脫落。

液液復(fù)合只適合于復(fù)合面規(guī)則的平面或圓弧面復(fù)合，由于第二層金屬與第一層金屬互熔，兩者產(chǎn)生冶金結(jié)合，其結(jié)合力很強(qiáng)，雙金屬很難分開，但其缺點(diǎn)是第一層金屬液的熔合量不易控制。第二層金屬液澆注間隔時(shí)間短，則產(chǎn)生過熔，使得第二層金屬液由于過熔產(chǎn)生成分偏差，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生廢品；若間隔時(shí)間長(zhǎng)，則兩者沒有熔合，產(chǎn)生分層，仍會(huì)產(chǎn)生大量廢品。所以液液復(fù)合工藝參數(shù)很難控制，多數(shù)情況下，為保證雙金屬的熔合，多會(huì)造成第一層金屬過熔后使得第二層金屬的成分超標(biāo)，偏離成分控制要求，無法達(dá)到預(yù)期的性能和使用效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決雙液復(fù)合熔合量過大，造成雙金屬復(fù)合廢品率高的問題，本發(fā)明提供一種冷鐵快冷雙液澆注復(fù)合鐵基雙金屬材料的方法。

兩層金屬液的選擇在于第一層金屬的熔點(diǎn)不低于第二層金屬的熔點(diǎn)。先澆注第一層高熔點(diǎn)金屬液，采用冷鐵快冷，冷卻一定溫度時(shí)，澆注第二層金屬液。第二層金屬液的澆注溫度不低于第一層金屬的熔點(diǎn)。

進(jìn)一步：冷鐵采用低碳鋼制作，重量不小于第一層金屬液澆注重量的一半，以保證蓄熱量大，金屬液冷卻快速。

進(jìn)一步：第一層金屬復(fù)合面的溫度為第一層金屬熔點(diǎn)至第一層金屬熔點(diǎn)以下200℃之間。

第一層金屬液澆注后，冷鐵給金屬液迅速降溫，當(dāng)其復(fù)合面的溫度不低于其熔點(diǎn)以下200℃，最高不高于其熔點(diǎn)，澆注第二層金屬液。第二層金屬液澆注溫度不低于第一層金屬液熔點(diǎn)，以保證兩層鐵基金屬的熔合。大塊冷鐵可以使得第一層金屬快速冷卻，同時(shí)控制冷卻溫度，避免熔合第一層金屬過多，從而防止由于第二層金屬熔合第一層金屬量大，造成成分超標(biāo)。

采用該方法生產(chǎn)的雙金屬鐵基復(fù)合材料工件，復(fù)合面不產(chǎn)生分層，同時(shí)有效地控制了熔合量，保證了第二層金屬的成分，使得雙金屬復(fù)合工件的成品率大大增加，尤其是工藝參數(shù)范圍擴(kuò)大，易于控制，便于工業(yè)化大生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為復(fù)合耐磨板造型示意圖；

其中，1-型砂 、2-第一層金屬澆道、 3-冷鐵、 4-冒口（觀察孔）、 5-型腔、6-涂料、 7-第二層金屬澆道 。

實(shí)施方式

實(shí)施例:500×500×50mm復(fù)合耐磨板

該雙金屬復(fù)合耐磨板由低碳鑄鋼和高鉻鑄鐵復(fù)合而成，其成分見下表。成品要求高鉻鑄鐵層厚度25-35mm，硬度要求≥55HRC，低碳鑄鋼鋼厚度15-25mm，要求沖擊韌性不小于50J。

工藝分析：對(duì)比上表低碳鑄鋼和高鉻鑄鐵的成分可知，其熔合后的成分Si、Mn、P、S變化不大，主要是C、Ni和Cr的變化。從兩者的物理性能來說，低碳鑄鋼的導(dǎo)熱系數(shù)高于高鉻鑄鐵，低碳鑄鋼的熔點(diǎn)約1510℃左右，高鉻鑄鐵的熔點(diǎn)約1400-1450℃，低碳鋼熔點(diǎn)高于高鉻鑄鐵，所以將高熔點(diǎn)的低碳鑄鋼作為第一層金屬，低熔點(diǎn)的高鉻鑄鐵作為第二層金屬，在高鉻鑄鐵熔化時(shí)，適當(dāng)增加C和Cr的含量，將其成分控制在上限。這樣，在澆注時(shí)熔合低碳鑄鋼后，高鉻鑄鐵中的C、Ni和Cr含量可適當(dāng)降低，落入高鉻鑄鐵控制范圍內(nèi)，保證了雙金屬的成分合格和性能。

冷鐵選用傳熱良好的優(yōu)質(zhì)低碳鋼，冷鐵尺寸為450×450×40mm，其重量與第一層金屬低碳鑄鋼重量相差不多。

造型后見附圖1，包括型砂1、低碳鑄鋼澆道2、優(yōu)質(zhì)低碳鋼冷鐵3、冒口（觀察孔）4、型腔5、涂料6、高鉻鑄鐵澆道7。

冷鐵3預(yù)熱后噴涂涂料6，涂料6經(jīng)干燥后將砂型1合箱，形成冒口4、型腔6、低碳鑄鋼澆道2和高鉻鑄鐵澆道7。冒口4作為觀察測(cè)溫孔，從該孔測(cè)量低碳鑄鋼復(fù)合面的溫度。

低碳鑄鋼熔點(diǎn)約為1510℃，相對(duì)于高鉻鑄鐵熔點(diǎn)較高，作為第一層金屬，其澆注溫度控制在1580--1650℃。高鉻鑄鐵凝固點(diǎn)為1400-1450℃，相對(duì)于低碳鑄鋼熔點(diǎn)較低，作為第二層金屬，其澆注溫度控制在1520--1600℃，

低碳鑄鋼從澆道2快速澆注，澆注重量70-80Kg。從冒口（觀察孔）4觀察其凝固狀況并測(cè)溫。當(dāng)其冷卻復(fù)合面的溫度為1330-1500℃時(shí)，從澆道7快速澆注高鉻鑄鐵金屬液。

冷卻后，開箱，經(jīng)過熱處理、噴砂清理、打磨等工序，制作成成品復(fù)合耐磨板，由于高鉻鑄鐵的成分變化不大，在其成分范圍內(nèi)，其熱處理后的性能均能滿足要求。

傳統(tǒng)砂型鑄造由于冷卻速度慢，澆注后的低碳鑄鋼板沿厚度方向溫度梯度很小，第二層高鉻鑄鐵金屬液澆注后，不是熔合過多造成高鉻鑄鐵成分超標(biāo)，就是熔合極少產(chǎn)生分層，合格率極低，基本上無法生產(chǎn)雙金屬復(fù)合耐磨板。采用本工藝方案，大塊冷鐵的快冷作用增加了低碳鑄鋼板厚度方向上的溫度梯度，使得第二層低熔點(diǎn)的高鉻鑄鐵金屬液可以少量熔合高熔點(diǎn)的第一層低碳鑄鋼金屬，大大提高了雙金屬耐磨板的合格率，實(shí)現(xiàn)了雙液澆注雙金屬復(fù)合耐磨板工業(yè)化生產(chǎn)。