專利名稱：三元硼化物基鋼用耐磨覆層零件的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三元硼化物基鋼用耐磨覆層零件的制備方法，適用于需要局部耐磨的大尺寸覆層零件的制備及對三元硼化物基硬質(zhì)覆層要求較厚的耐磨損零件的制備。
為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明采用鑄造的方法制備三元硼化物基鋼用耐磨覆層材料或零件。先根據(jù)零件的具體要求設(shè)計出硬質(zhì)覆層的厚度和形狀、尺寸等，據(jù)此設(shè)計出壓制硬質(zhì)覆層的模具，用此模具壓制出需要制備三元硼化物基金屬陶瓷的壓坯，在真空燒結(jié)爐中制備出三元硼化物基金屬陶瓷硬質(zhì)覆層，再利用設(shè)計制造澆鑄此硬質(zhì)覆層零件的澆鑄模型，將三元硼化物基金屬陶瓷硬質(zhì)覆層固定在鑄型型腔的要求位置上，然后向鑄型型腔內(nèi)澆注鋼液，得到界面結(jié)合牢固的三元硼化物基金屬陶瓷與鋼形成的覆層材料，即制備出三元硼化物基金屬陶瓷覆層零件的毛坯，最后，經(jīng)過機(jī)械加工而形成性能良好的覆層零件。
澆注鋼液時，在高溫下，金屬陶瓷表面吸收熱量而升溫，當(dāng)溫度升高到一定程度，與鋼液接觸的三元硼化物基金屬陶瓷呈現(xiàn)熔融態(tài)，熔融態(tài)的金屬陶瓷表層的三元硼化物基硬質(zhì)相和鐵基粘結(jié)相與鋼液分子互相擴(kuò)散，形成一個互融區(qū)。當(dāng)溫度下降到互融區(qū)結(jié)晶溫度時，互融區(qū)的溶液先在靠近未熔融的金屬陶瓷上結(jié)晶，逐漸向鋼液推進(jìn)，最后，全部結(jié)晶完成。這樣，在金屬陶瓷和鋼基體的界面上形成一個冶金結(jié)合的過渡區(qū)，從而使得三元硼化物基金屬陶瓷與鋼形成了界面結(jié)合牢固的覆層材料。
本發(fā)明可適用于內(nèi)孔部分要求耐磨的套類零件，可在需要耐磨的部分澆鑄上三元硼化物基金屬陶瓷，也適用于外圓部分要求耐磨的軸類零件，可在軸的外表面澆鑄上三元硼化物基金屬陶瓷。同樣，對于其它類零件也可以在需要耐磨的部分澆鑄三元硼化物基金屬陶瓷。
采用本發(fā)明的方法，很容易解決了需要局部耐磨的大尺寸零件的制備問題，同時，由于需要耐磨的三元硼化物基金屬陶瓷覆層部分尺寸小，在真空燒結(jié)爐中可以一次燒結(jié)出許多件覆層部分，而如果燒結(jié)整個覆層零件，由于零件的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于覆層部分的尺寸，所以可燒結(jié)的零件的個數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于只燒結(jié)覆層部分的覆層的個數(shù)，造成覆層零件的制作成本太高。對于特大尺寸的零件，甚至根本無法制備。與真空燒結(jié)相比，鑄造零件可大大降低成本，從而使得用鑄造法制備的鋼用三元硼化物基金屬陶瓷耐磨覆層零件的制備成本大大降低，同時，硬質(zhì)覆層的耐磨性和硬質(zhì)覆層與鋼基體的結(jié)合強(qiáng)度則基本上保持不變。
本發(fā)明解決了燒結(jié)法難于解決的大尺寸覆層零件由于受真空爐規(guī)格的限制而無法制備的問題，不僅適用于需要局部耐磨的大尺寸覆層零件，而且在用于對三元硼化物基硬質(zhì)覆層要求較厚的耐磨損零件的制備時，可降低成本，提高效率。
首先根據(jù)零件的具體使用場合設(shè)計出三元硼化物基金屬陶瓷硬質(zhì)覆層的厚度，并設(shè)計制造出壓制三元硼化物基金屬陶瓷硬質(zhì)覆層的模具；壓制出制備三元硼化物基金屬陶瓷硬質(zhì)覆層的壓坯，并在真空燒結(jié)爐中制備出三元硼化物基金屬陶瓷硬質(zhì)覆層；設(shè)計制造出的澆鑄此硬質(zhì)覆層套的澆鑄模型，將三元硼化物基金屬陶瓷硬質(zhì)覆層固定在鑄型型腔的要求位置上，然后向鑄型型腔內(nèi)澆注鋼液，制備出三元硼化物基金屬陶瓷覆層套的毛坯；將毛坯經(jīng)過內(nèi)孔線切割、磨削或車削、外園車削或磨削、端面車削或磨削等機(jī)械加工而形成覆層零件。
權(quán)利要求
1.一種三元硼化物基鋼用耐磨覆層零件的制備方法，其特征在于先壓制出需要制備三元硼化物基金屬陶瓷的壓坯，在真空燒結(jié)爐中制備出三元硼化物基金屬陶瓷硬質(zhì)覆層，再利用設(shè)計制造澆鑄此硬質(zhì)覆層零件的澆鑄模型，將三元硼化物基金屬陶瓷硬質(zhì)覆層固定在鑄型型腔的要求位置上，然后向鑄型型腔內(nèi)澆注鋼液，制備出三元硼化物基金屬陶瓷覆層零件的毛坯，再經(jīng)機(jī)械加工而形成覆層零件。
全文摘要
一種三元硼化物基鋼用耐磨覆層零件的制備方法，先壓制出需要制備三元硼化物基金屬陶瓷的壓坯，在真空燒結(jié)爐中制備出三元硼化物基金屬陶瓷硬質(zhì)覆層，再利用設(shè)計制造澆鑄此硬質(zhì)覆層零件的澆鑄模型，將三元硼化物基金屬陶瓷硬質(zhì)覆層固定在鑄型型腔的要求位置上，然后向鑄型型腔內(nèi)澆注鋼液，制備出三元硼化物基金屬陶瓷覆層零件的毛坯，再經(jīng)機(jī)械加工而形成覆層零件。本發(fā)明解決了燒結(jié)法難于解決的大尺寸覆層零件由于受真空爐規(guī)格的限制而無法制備的問題，不僅適用于需要局部耐磨的大尺寸覆層零件，而且在用于對三元硼化物基硬質(zhì)覆層要求較厚的耐磨損零件的制備時，可降低成本，提高效率。
文檔編號B22D19/08GK1410199SQ0214531
公開日2003年4月16日 申請日期2002年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月21日
發(fā)明者王永國 申請人:上海交通大學(xué)