一種梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套及其制備方法，屬于金屬材料鑄造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
立磨、雷蒙磨等骨料破碎研磨設(shè)備，廣泛應(yīng)用于水泥、電力、煤炭等工業(yè)領(lǐng)域。作為這些設(shè)備的主要功能性部件，磨輥輥套的工作表現(xiàn)直接制約著整個(gè)設(shè)備的工作效率。由于在嚴(yán)酷的磨損條件下進(jìn)行工作，對(duì)磨輥輥套的抗磨性能提出了嚴(yán)苛的要求，尤其是輥套表面直接承受著高強(qiáng)度磨損和交變強(qiáng)壓力作用，因此現(xiàn)有的輥套多采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，輥套的表層選用高抗磨材料進(jìn)行強(qiáng)化。目前，磨輥輥套的復(fù)合生產(chǎn)工藝主要有兩種，一種采用堆焊方式，以具有足夠韌性的碳鋼作為基體，在表面對(duì)焊高鉻鑄鐵等高抗磨材料，提升輥套的抗磨性能。但此種方式，由于堆焊時(shí)，基體材料和表層增強(qiáng)材料間存在著應(yīng)力，且在工作過程中，兩種材料間的彈性模量差別較大，持續(xù)工作將引起界面處交變應(yīng)力的產(chǎn)生，在兩種應(yīng)力的共同作用下表面的強(qiáng)化層易發(fā)生脫落，導(dǎo)致正常生產(chǎn)受到影響。另一種成形方式，將高抗磨性的高鉻鑄鐵等材料與碳鋼進(jìn)行離心復(fù)合，先澆鑄外圈抗磨層，后澆鑄內(nèi)圈基體層，鑄件成形冷卻后，進(jìn)行熱處理，但由于要考慮到兩種不同材料的熱物理性能以及力學(xué)性能的差異，往往熱處理的工藝較為復(fù)雜，也易于在工作過程兩種材料的界面處產(chǎn)生較大應(yīng)力。此外，這兩種復(fù)合方式的復(fù)合強(qiáng)化層所選用的材料合金元素含量較高，提升了復(fù)合輥套的生產(chǎn)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套，所述復(fù)相鋼耐磨輥套包括：外層和內(nèi)層，外層為高硬度耐磨層，內(nèi)層為韌性基體層。所述外層的化學(xué)組成按重量百分比為：C含量0.50~0.60%，Si含量1.80-2.00%，Mn含量2.50-3.00%，P含量≤0.03%，S含量≤0.03%。所述內(nèi)層的化學(xué)組成按重量百分比為：C含量0.35-0.45%，Si含量1.40~1.75%，Mn含量2.00-2.40%，P含量≤0.03%，S含量≤0.03%。優(yōu)選的，本發(fā)明所述外層與內(nèi)層的厚度比例為1:1.5-1:3。本發(fā)明的另一目的在于提供梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套的制備方法，通過簡(jiǎn)單熱處理方法就可以得到高耐磨性、低生產(chǎn)成本的優(yōu)質(zhì)輥套；具體包括以下步驟：（1）配料：根據(jù)外層和內(nèi)層的成分進(jìn)行配料，利用中頻感應(yīng)電爐分別熔煉。（2）離心鑄造成形：首先將外層鋼水澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄造金屬型內(nèi)，在離心力的作用下外層鋼水迅速形成液體空心圓柱體，此時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為700-800r/min；更換澆口管，待外層內(nèi)壁表面溫度降到1200℃～1350℃時(shí)，再澆入內(nèi)層鋼水，并保持金屬型的高速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為750-850r/min，在離心力的作用下內(nèi)層鋼水形成液體空心圓柱體，鋼水的溫度降低到1000-1050℃，離心機(jī)轉(zhuǎn)速將至350-450r/min凝固成內(nèi)外成分不一樣具有雙層結(jié)構(gòu)的輥套；輥套溫度降低至200℃~300℃后，從金屬型內(nèi)取出。（3）將取出的輥套進(jìn)行去應(yīng)力退火，回火溫度控制在450-600℃之間，并保溫90-150min，然后空冷至室溫，然后進(jìn)行粗加工。（4）將步驟（3）得到的輥套以3~6℃/min的速度加熱至900~950℃，保溫120~240min進(jìn)行鹽浴等溫淬火處理，鹽浴溫度為280-320℃，鹽浴時(shí)間為2-4小時(shí)，隨爐冷卻至室溫得到梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套。優(yōu)選的，本發(fā)明所述外層鋼水出爐溫度為1550~1580℃，澆注溫度為1470~1530℃。優(yōu)選的，本發(fā)明所述內(nèi)層鋼水的出爐溫度為1580~1600℃，澆注溫度為1480~1540℃。本發(fā)明的有益效果（1）本發(fā)明所述貝氏體-馬氏體復(fù)相材料，主要由廉價(jià)的C、Si、Mn元素組成，而現(xiàn)有的其它技術(shù)所選用的原材料成分中含有大量的Cr、Ni、Mo等昂貴元素，而通過熱處理后，貝氏體-馬氏體復(fù)相材料能夠獲得與高鉻鑄鐵等抗磨材料相近的性能，輥套外層硬度為57~62HRC，沖擊韌性10-13J/cm2，內(nèi)層硬度為50-55HRC，沖擊韌性19-21J/cm2，使得本發(fā)明所述方法具有明顯競(jìng)技性優(yōu)勢(shì)。（2）與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利所采用的熱處理工藝簡(jiǎn)單，只需要進(jìn)行等溫淬火+回火的處理工藝，在熱處理過程中，無需考慮內(nèi)、外圈材料熱物理性能差異較大所引起的熱變形應(yīng)力的不利影響，而將熱處理工藝復(fù)雜化。（3）磨輥輥套在服役過程中，工作面承受著持續(xù)的交變應(yīng)力作用，導(dǎo)致內(nèi)圈和外圈之間產(chǎn)生交變應(yīng)力作用，由于本專利的內(nèi)外圈均為同系列材料，兩者間的彈性模量等力學(xué)性能差別較小，大大削弱了這種應(yīng)力作用，保證了輥套工作過程中的服役可靠性，避免因應(yīng)力引起的裂紋等缺陷的產(chǎn)生。附圖說明圖1本發(fā)明所述梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套的軸向剖面圖；圖2本發(fā)明所述梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套的徑向截面圖。圖1~2中：1-輥套外圈，2-輥套內(nèi)圓，3-輥套安裝軸。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。實(shí)施例1本實(shí)施例制備3噸的貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼離心復(fù)合磨輥輥套，其外層壁厚為100mm，內(nèi)層壁厚為200mm；其內(nèi)外兩層材料的化學(xué)成分質(zhì)量百分比表1所示：表1本實(shí)施例所述貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼離心復(fù)合磨輥輥套的制備方法，具體包括以下步驟：（1）配料：根據(jù)外層和內(nèi)層的成分進(jìn)行配料，利用中頻感應(yīng)電爐分別熔煉。（2）離心鑄造成形：首先將外層鋼水澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄造金屬型內(nèi)（外層鋼水出爐溫度為1550℃，澆注溫度為1470℃），在離心力的作用下外層鋼水迅速形成液體空心圓柱體，此時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為700r/min；更換澆口管，待外層內(nèi)壁表面溫度降到1200℃時(shí)，再澆入內(nèi)層鋼水（內(nèi)層鋼水的出爐溫度為1580℃，澆注溫度為1480℃）；并保持金屬型的高速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為850r/min，在離心力的作用下內(nèi)層鋼水形成液體空心圓柱體，鋼水的溫度降低到1000℃，離心機(jī)轉(zhuǎn)速將至350r/min凝固成內(nèi)外成分不一樣具有雙層結(jié)構(gòu)的輥套；輥套溫度降低至200℃后，從金屬型內(nèi)取出。（3）將取出的輥套進(jìn)行去應(yīng)力退火，回火溫度控制在450℃之間，并保溫150min，然后空冷至室溫，然后進(jìn)行粗加工。（4）將步驟（3）得到的輥套以3℃/min的速度加熱至900℃，保溫120min進(jìn)行鹽浴等溫淬火處理，鹽浴溫度為280℃，鹽浴時(shí)間為4小時(shí)，隨爐冷卻至室溫得到梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套。本實(shí)施例制備得到的梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套，外層硬度為57HRC，沖擊韌性為13J/cm2；內(nèi)層硬度為50HRC，沖擊韌性為21J/cm2。實(shí)施例2本實(shí)施例制備5噸的貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼離心復(fù)合磨輥輥套，其外層壁厚為100mm，內(nèi)層壁厚為300mm；其內(nèi)外兩層材料的化學(xué)成分質(zhì)量百分比表2所示：表2本實(shí)施例所述貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼離心復(fù)合磨輥輥套的制備方法，具體包括以下步驟：（1）配料：根據(jù)外層和內(nèi)層的成分進(jìn)行配料，利用中頻感應(yīng)電爐分別熔煉；（2）離心鑄造成形：首先將外層鋼水澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄造金屬型內(nèi)（外層鋼水出爐溫度為1560℃，澆注溫度為1500℃），在離心力的作用下外層鋼水迅速形成液體空心圓柱體，此時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為750r/min；更換澆口管，待外層內(nèi)壁表面溫度降到1300℃時(shí)，再澆入內(nèi)層鋼水（內(nèi)層鋼水的出爐溫度為1590℃，澆注溫度為1540℃），并保持金屬型的高速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為800r/min，在離心力的作用下內(nèi)層鋼水形成液體空心圓柱體，鋼水的溫度降低到1050℃，離心機(jī)轉(zhuǎn)速將至400r/min凝固成內(nèi)外成分不一樣具有雙層結(jié)構(gòu)的輥套；輥套溫度降低至250℃后，從金屬型內(nèi)取出。（3）將取出的輥套進(jìn)行去應(yīng)力退火，回火溫度控制在500℃之間，并保溫120min，然后空冷至室溫，然后進(jìn)行粗加工。（4）將步驟（3）得到的輥套以4℃/min的速度加熱至950℃，保溫180min進(jìn)行鹽浴等溫淬火處理，鹽浴溫度為300℃，鹽浴時(shí)間為3小時(shí)，隨爐冷卻至室溫得到梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套。本實(shí)施例制備得到的梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套，外層硬度為60HRC，沖擊韌性為12J/cm2；內(nèi)層硬度為52HRC，沖擊韌性為20J/cm2。實(shí)施例3本實(shí)施例制備3噸的貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼離心復(fù)合磨輥輥套，其外層壁厚為100mm，內(nèi)層壁厚為150mm；其內(nèi)外兩層材料的化學(xué)成分質(zhì)量百分比表3所示：表3本實(shí)施例所述貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼離心復(fù)合磨輥輥套的制備方法，具體包括以下步驟：（1）配料：根據(jù)外層和內(nèi)層的成分進(jìn)行配料，利用中頻感應(yīng)電爐分別熔煉。（2）離心鑄造成形：首先將外層鋼水澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄造金屬型內(nèi)（外層鋼水出爐溫度為1580℃，澆注溫度為1530℃），在離心力的作用下外層鋼水迅速形成液體空心圓柱體，此時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為800r/min；更換澆口管，待外層內(nèi)壁表面溫度降到1350℃時(shí)，再澆入內(nèi)層鋼水（內(nèi)層鋼水的出爐溫度為1600℃，澆注溫度為1500℃），并保持金屬型的高速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為750r/min，在離心力的作用下內(nèi)層鋼水形成液體空心圓柱體，鋼水的溫度降低到1025℃，離心機(jī)轉(zhuǎn)速將至450r/min凝固成內(nèi)外成分不一樣具有雙層結(jié)構(gòu)的輥套；輥套溫度降低至300℃后，從金屬型內(nèi)取出。（3）將取出的輥套進(jìn)行去應(yīng)力退火，回火溫度控制在600℃之間，并保溫90min，然后空冷至室溫，然后進(jìn)行粗加工。（4）將步驟（3）得到的輥套以6℃/min的速度加熱至930℃，保溫240min進(jìn)行鹽浴等溫淬火處理，鹽浴溫度為320℃，鹽浴時(shí)間為2小時(shí)，隨爐冷卻至室溫得到梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套。本實(shí)施例制備得到的梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套，外層硬度為62HRC，沖擊韌性為11J/cm2；內(nèi)層硬度為55HRC，沖擊韌性為19J/cm2。實(shí)施例4本實(shí)施例制備3噸的貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼離心復(fù)合磨輥輥套，其外層壁厚為80mm，內(nèi)層壁厚為120mm；其內(nèi)外兩層材料的化學(xué)成分質(zhì)量百分比表4所示：表4本實(shí)施例所述貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼離心復(fù)合磨輥輥套的制備方法，具體包括以下步驟：（1）配料：根據(jù)外層和內(nèi)層的成分進(jìn)行配料，利用中頻感應(yīng)電爐分別熔煉。（2）離心鑄造成形：首先將外層鋼水澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄造金屬型內(nèi)（外層鋼水出爐溫度為1568℃，澆注溫度為1510℃），在離心力的作用下外層鋼水迅速形成液體空心圓柱體，此時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為750r/min；更換澆口管，待外層內(nèi)壁表面溫度降到1300℃時(shí)，再澆入內(nèi)層鋼水（內(nèi)層鋼水的出爐溫度為1595℃，澆注溫度為1525℃），并保持金屬型的高速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為800r/min，在離心力的作用下內(nèi)層鋼水形成液體空心圓柱體，鋼水的溫度降低到1050℃，離心機(jī)轉(zhuǎn)速將至400r/min凝固成內(nèi)外成分不一樣具有雙層結(jié)構(gòu)的輥套；輥套溫度降低至250℃后，從金屬型內(nèi)取出。（3）將取出的輥套進(jìn)行去應(yīng)力退火，回火溫度控制在500℃之間，并保溫120min，然后空冷至室溫，然后進(jìn)行粗加工。（4）將步驟（3）得到的輥套以4℃/min的速度加熱至950℃，保溫180min進(jìn)行鹽浴等溫淬火處理，鹽浴溫度為300℃，鹽浴時(shí)間為3小時(shí)，隨爐冷卻至室溫得到梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套。本實(shí)施例制備得到的梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套，外層硬度為57.5HRC，沖擊韌性為11J/cm2；內(nèi)層硬度為51HRC，沖擊韌性為19J/cm2。實(shí)施例5制造3噸的貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼離心復(fù)合磨輥輥套，設(shè)計(jì)其外層壁厚為80mm，內(nèi)層壁厚為120mm。其內(nèi)外兩層材料的化學(xué)成分質(zhì)量百分比表5所示：表5本實(shí)施例所述貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼離心復(fù)合磨輥輥套的制備方法，具體包括以下步驟：（1）配料：根據(jù)外層和內(nèi)層的成分進(jìn)行配料，利用中頻感應(yīng)電爐分別熔煉。（2）離心鑄造成形：首先將外層鋼水澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄造金屬型內(nèi)（外層鋼水出爐溫度為1555℃，澆注溫度為1475℃），在離心力的作用下外層鋼水迅速形成液體空心圓柱體，此時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為700r/min；更換澆口管，待外層內(nèi)壁表面溫度降到1200℃時(shí)，再澆入內(nèi)層鋼水（內(nèi)層鋼水的出爐溫度為1587℃，澆注溫度為1486℃），并保持金屬型的高速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為850r/min，在離心力的作用下內(nèi)層鋼水形成液體空心圓柱體，鋼水的溫度降低到1000℃，離心機(jī)轉(zhuǎn)速將至350r/min凝固成內(nèi)外成分不一樣具有雙層結(jié)構(gòu)的輥套；輥套溫度降低至200℃后，從金屬型內(nèi)取出。（3）將取出的輥套進(jìn)行去應(yīng)力退火，回火溫度控制在450℃之間，并保溫150min，然后空冷至室溫，然后進(jìn)行粗加工。（4）將步驟（3）得到的輥套以3℃/min的速度加熱至900℃，保溫120min進(jìn)行鹽浴等溫淬火處理，鹽浴溫度為280℃，鹽浴時(shí)間為4小時(shí)，隨爐冷卻至室溫得到梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套。本實(shí)施例制備得到的梯狀貝氏體-馬氏體復(fù)相鋼耐磨輥套，外層硬度為59HRC，沖擊韌性為11.5J/cm2；內(nèi)層硬度為51.5HRC，沖擊韌性為20J/cm2。