[00122101]大断面WCp/Fe-C复合材料开发与应用研究

1、任务来源：河南省科技厅 NO：0524250022 2、应用领域和技术原理： 应用领域：钢铁轧制领域。 技术原理：该课题采用Fe-C合金和WC颗粒在离心条件下制备了由大断面WCP/ Fe-C复合材料层和Fe-C合金芯部基体组成的复合结构辊环。众所周知,WC瓷颗粒密度为15.77g/cm3,是Fe-C合金密度的两倍,根据stoke′s law定律,浇入离心机旋转模具中的Fe-C合金和WCP混合熔体,在离心力场作用下,WC颗粒沿辊环径向由内层向外层迁移,形成厚度20-45mm的WCP/Fe-C复合材料外层和Fe-C芯部基体的复合结构辊环毛坯。 经济技术指标： 1. WCP/Fe-C复合层＞20mm;WCP分布均匀,体积分数达60～85 vol％。 2.复合层硬度HRA79-84;冲击韧性ak＞ 3.0J/cm2; Fe-C合金基体硬度HRA73-75;冲击韧性＞8J/cm2。 3. 复合材料辊环的耐磨性达到/接近了硬质合金辊环的耐磨性,复合材料辊环的成本降低约50%。且具有耐冲击,抗破裂的特性。 与国内外同类技术比较 轧辊（辊环）通常采用复合结构,例如,高Cr铸铁（钢）或高Cr-Ni冷硬铸铁的工作表面层和高强韧的球墨铸铁芯部。这种轧辊的高温耐磨性不能满足线棒材轧机高速化要求。工业发达国家在上世纪八十年代末,国内九十年代初,采用粉末冶金法制备碳化钨钴基高速线材轧机辊环,原材料和加工成本相当高,价格昂贵（500元左右/公斤）,材料利用率小于30%,不能再循环利用;这种粉末冶金方法不适合生产大型和中间工作长度大的轧辊/环。九十年代中期,瑞典山特维克公司采用法喷射沉积制造高碳高速钢的棒材精轧机辊环,但这种工艺复杂且价格昂贵,我国Co、Cr、Mo、V资源较为缺乏,不利于大批量生产。九十年代初,日本采用热等静压法制造线材精轧机高碳高速钢粉末冶金轧辊。九十年代末,我国钢铁研究总院也研究用热等静压法制造高碳高速钢粉末冶金复合轧辊。但是,这种法受设备限制只适用于小型轧辊,生产成本更高,设备昂贵。各国不断开发高速线、棒材轧机轧辊/环的创新材料技术,这进一步说明高速轧机轧辊/环的制备技术研究是国民经济和社会发展的中的重要科技问题。 成果的创造性和先进性 1)本项目离心法获得大断面（大于20mm）,高体积分数的WCP/Fe-C复合材料,可实现多次重复修正使用。 2)项目的创新方法制备的由大断面WCP/Fe-C复合材料工作层和芯部Fe-C合金基体层组成的辊环,尚属国内外首创。 3)该方法可通过调整工艺参数实现对复合层厚度和WCP体积分数进行控制,以满足不同工况要求。