本發明涉及一種雙金屬復合材料的制造方法，準確的說是一種液液復合鐵基雙金屬的方法。

背景技術：

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

固液復合適用于復合面不規則的雙金屬工件，但由于金屬液幾乎不能熔化鐵基固態金屬，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，但該方法生產的鐵基雙金屬工件結合力很弱，多依賴復合結構來保證雙金屬不分離、不脫落。

液液復合只適合于復合面規則的平面或圓弧面復合，由于第二層金屬與第一層金屬互熔，兩者產生冶金結合，其結合力很強，雙金屬很難分開，但其缺點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間短，則產生過熔，使得第二層金屬液由于過熔產生成分偏差，嚴重時產生廢品；若間隔時間長，則兩者沒有熔合，產生分層，仍會產生大量廢品。所以液液復合工藝參數很難控制，多數情況下，為保證雙金屬的熔合，多會造成第一層金屬過熔后使得第二層金屬的成分超標，偏離成分控制要求，無法達到預期的性能和使用效果。

技術實現要素：

為了解決雙液復合熔合量過大，造成雙金屬復合廢品率高的問題，本發明提供一種冷鐵快冷雙液澆注復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不低于第二層金屬的熔點。先澆注第一層高熔點金屬液，采用冷鐵快冷，冷卻一定溫度時，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。

進一步：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。

進一步：第一層金屬復合面的溫度為第一層金屬熔點至第一層金屬熔點以下200℃之間。

第一層金屬液澆注后，冷鐵給金屬液迅速降溫，當其復合面的溫度不低于其熔點以下200℃，最高不高于其熔點，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，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。

采用該方法生產的雙金屬鐵基復合材料工件，復合面不產生分層，同時有效地控制了熔合量，保證了第二層金屬的成分，使得雙金屬復合工件的成品率大大增加，尤其是工藝參數范圍擴大，易于控制，便于工業化大生產。

附圖說明

圖1為復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 。

實施方式

實施例:500×500×50mm復合耐磨板

該雙金屬復合耐磨板由低碳鑄鋼和高鉻鑄鐵復合而成，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，低碳鑄鋼的導熱系數高于高鉻鑄鐵，低碳鑄鋼的熔點約1510℃左右，高鉻鑄鐵的熔點約1400-1450℃，低碳鋼熔點高于高鉻鑄鐵，所以將高熔點的低碳鑄鋼作為第一層金屬，低熔點的高鉻鑄鐵作為第二層金屬，在高鉻鑄鐵熔化時，適當增加C和Cr的含量，將其成分控制在上限。這樣，在澆注時熔合低碳鑄鋼后，高鉻鑄鐵中的C、Ni和Cr含量可適當降低，落入高鉻鑄鐵控制范圍內，保證了雙金屬的成分合格和性能。

冷鐵選用傳熱良好的優質低碳鋼，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、優質低碳鋼冷鐵3、冒口（觀察孔）4、型腔5、涂料6、高鉻鑄鐵澆道7。

冷鐵3預熱后噴涂涂料6，涂料6經干燥后將砂型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作為觀察測溫孔，從該孔測量低碳鑄鋼復合面的溫度。

低碳鑄鋼熔點約為1510℃，相對于高鉻鑄鐵熔點較高，作為第一層金屬，其澆注溫度控制在1580--1650℃。高鉻鑄鐵凝固點為1400-1450℃，相對于低碳鑄鋼熔點較低，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溫。當其冷卻復合面的溫度為1330-1500℃時，從澆道7快速澆注高鉻鑄鐵金屬液。

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

傳統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，就是熔合極少產生分層，合格率極低，基本上無法生產雙金屬復合耐磨板。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，使得第二層低熔點的高鉻鑄鐵金屬液可以少量熔合高熔點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，實現了雙液澆注雙金屬復合耐磨板工業化生產。