层状金属复合材料技术
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2013/12/16
北京科技大学 材料加工工程专业《轧材质量控制与深加工技术》
11 层状金属复合材料技术
韩静涛 博士/教授/博士生导师
北京科技大学 材料加工工程学科 首席教授 中国钢结构协会冷弯型钢分会 理事长 中国金属学会 荣誉理事
随着科学技术突飞猛进的发展，人类对材料提 出了更为严格、苛刻的要求。金属基复合材料在设 计上综合了各组元的优点，弥补了各组元的不足， 具有单一金属或合金无法比拟的优异综合性能，成 为当今材料科学的研究热点之一。 层状金属复合材料是利用复合技术使两种或两 种以上物理、化学、力学性能不同的金属之间实现 牢固冶金结合而得到的新型材料。其中的各层金属 仍保持各自原有特性，但其整体物理、化学、力学 性能比单一金属得到了很大提高。
按照成形时各组分材料的状态，可以分为 固-固复合和固液复合两种。固-固复合主要是 指两种或者多种组元以固态形式进行结合，而 固液复合则是其中一种组元金属以液相形式与 另外一种金属进行直接复合。 经过几十年研究开发，层状金属复合材料 的制备和生产工艺已经日趋完善。各种固相或 者液相之间的复合工艺不断出现，不同组元组 合而成的新型复合材料也不断更新，以满足越 来越高的产品需求。未来的金属层状复合材料 将在新的复合加工方法、复合机制、使用性能 等方面进行大量的系统研究。
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发 2 层压双(多)金属复合板技术开发 3 复合钢材新品开发
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
采用离心铸造+热挤压+冷拔（轧）工艺制造； 实现了界面的完全冶金结合； 兼具了两种金属的优点，具有优良的综合性能； • 耐蚀性好，耐高温、高压； • 较高冲击性能，各向机械性能一致； • 界面结合强度、持久强度、抗氧化性能高； 产品尺寸精度高，表面及内在质量好。
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发 2 层压双(多)金属复合板技术开发 3 复合钢材新品开发
7
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将高性能耐磨材料与韧性较好的低合金钢进行冶金 复合，可以使复合材料既具有很好的耐磨性能，又 保证了足够的韧性和抗冲击能力，具有很大的研究 推广价值。北京科技大学等单位采用离心浇铸复合 技术，制备出耐磨性能－韧性性能具佳的金属材料 组成的金属层状复合管坯，并且结合热塑性变形， 得到具有良好耐磨性能和韧性性能的耐磨双金属复 合管产品，弥补单一金属材料的不足。代表产品为： 1) 耐磨高铬铸铁基金属复合管：外层为低碳钢包覆 层，具有良好韧性、抗冲击性能和结构支撑性能； 而内层（工作层）为耐磨高铬铸铁，具很高的硬度 和耐磨性。仅混凝土泵车用管市场容量即达10亿元 人民币/年，且使用寿命高于市场目前使用管材寿命 400%以上。
10#/GH600 结合层 100x
304/316 结合层 100x
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
机械复合钢管 结合层存在明显的 宏观间隙
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
冶金结合层 具有超过本体的 结合强度，能使 整支管子的应力 分布均匀，不会 造成局部较大的 应力集中。
离心坯挤压+冷轧钢管 规格Φ46×3
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
双金属复合管种类
几种典型复合技术的界面金属学特征
爆炸复合界面波形图（钛-钢）
爆炸复合界面的塑性变形（钛-钢）
不同复合方法界面过渡层厚度的残余应力
真空钎焊复合界面形貌（碳钢-碳钢） 离心浇注+热挤压复合界面（1Cr18Ni9Ti-20Cr）
1-爆炸复合界面残余应力分布； 2-离心浇注+热挤压复合界面残余应力分布； 3-离心浇注+冷挤压复合界面残余应力分布
二辊可逆轧机，可轧最大宽度为350mm
军用、警用、工业、民用刃具复合材 （锋利度与柔韧性组合）
北京科技大学等单位采用“离心复合浇铸+纵剖＋ 热轧”工艺，试制了高速钢/低碳钢机械刀具复合 板材，SUS440C/2Gr13N高档民用餐刀复合板材等。 在满足刀具锋利度、耐磨损性能的同时，克服了高 硬材料易崩口、掉块等性能缺陷。在复合坯料的铸 造工艺、热轧工艺、热处理工艺取得了较大的突破。 大大提高了刀具剪切质量、效率、作业率，延长了 刀具的使用寿命。
2
2013/12/16
高性能耐磨复合管产品特色
3 高性能耐磨复合管产品特色
双金属离心管坯 （Φ230×80×870）
双金属离心管坯 （Φ230×80×870）
双金属热轧管 (Φ95×8)
双金属冷轧管 (Φ46×3)
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
界面上合金元素从低合金钢到奥氏体不 锈钢界面上的变化程度比较缓慢，并没 有突变的迹象 。
基层
基层
机械复合式钢管
复层
复层
两层金属为完全 冶金结合，具有很 强的结合力。
3
2013/12/16
多工位离心复合浇铸
离心复合铸造
挤压场景
3150挤压机
冷轧机
精整车间
4
2013/12/16
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
化工用液体气体用管 石油天然气输送管 油井用复合管 双金属复合管 锅炉用复合管 废物焚烧炉用复合管 热交换器用复合管 耐腐蚀结构用复合管
φ2=90 °
φ2=90 °
9
2013/12/16
经热变形和高温淬火后的高铬铸铁组织SEM
经热变形和高温淬火后的高铬铸铁组织
碳化物体积分数为35%,43%,37% 950℃固溶：二次碳化物分布不 均匀，呈团状聚集； 1000℃固溶：颗粒二次碳化物 和晶界球状二次碳化物均匀分布。 回火温度：a) 950℃; b) 1000℃; c)1050℃
(a)炉冷 10μm
(b)空冷
(c)沙冷
普通型高铬铁
改进型高铬铁
高铬铸铁热锻过程中的组织演化
a) b)
热变形后高铬铸铁中的碳化物变化规律
c)
d)
a）铸态； b) 压下50%；c) 压下75％；d) 压下90％
经热变形，碳化物颗粒破碎，共晶碳化物局部溶解于奥氏体 基体中，尺寸进一步减小，使奥氏体中碳含量升高。热锻和 冷却过程中，奥氏体基体中将析出细小二次碳化物。热锻压 下60%时，共晶碳化物为15-20μm，而热锻压下80%时，共晶 碳化物尺寸降低到10-15μm。二次碳化物基本在1-3μm间。 显微孔隙将随热变形或热扩散而逐步消失。
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发 2 层压双(多)金属复合板技术开发 3 复合钢材新品开发
α 纵轴方向 B h1 H h2 h3
5
2013/12/16
先进工模具钢材料－新型复合刃口钢材
复合钢板热轧
当前，随着工业的发展，机械工业也逐步向 着数控化、精密化、集成化、智能化的方向发展， 因此对刀具材料的硬度、抗弯强度、冲击性能和 组织等性能也提出了愈来愈高的要求。为适应当 前工业的需要，刀具材料也需不断的发展更新， 一方面发展用于耐热、高硬度、高强度难加工材 料加工的刀具材料，另一方面增强原有刀具材料 性能。 新型复合钢板的应用，可有效满足机械与民 用刀具对于硬度与韧性的双重要求。如内部高硬 度、高耐磨性的合金钢，外部为高韧性低碳钢刀 具等。
煤机备品备件
燃烧器耐磨弯头
耐磨可调缩孔
双金属复合衬板
耐磨阀门
耐磨伸缩接头－无限冷硬高镍铬球墨铸铁/45#钢复合
10μm 10μm
高铬铁/碳钢离心复合辊坯的试制
特点：通过变质处理和特殊热处理，增加了高耐磨碳化物质点，基体组织稳定性 提高，突出其耐磨性和抗事故性。 效果：较普通高铬铁离心轧辊耐磨性和抗事故能力提高30%.
热 变 形 后 高 铬 铸 铁 中 的 织 构
经热变形和高温淬火后的高铬铸铁组织
φ2=45 °
φ2=45 °
φ2=65 °
φ2=65 °
高铬铸铁由马氏体和少量残 余奥氏体组成。随奥氏体化 温度升高，共晶碳化物尺寸 增大，高铬铸铁中共晶碳化 物平均尺寸分别为8μm， 9μm，15μm。 回火温度：a) 950℃; b) 1000℃; c)1050℃
2) 耐磨高铬铸铁基金属复合板：采用离心浇铸技术， 浇铸出内层、外层均为低碳钢，中间层为高铬铸铁 的三层复合管坯料。随后，将复合坯料沿长轴方向 进行剖分，得到瓦片状的长条型复合板坯。将板坯 加热到一定温度，在复合板轧机上进行热轧碾平、 可逆轧制，最终得到复合金属板。热轧变形时，坯 料的内外层由于塑性较好，变形均匀；而中间层的 热塑性较差，在轧制过程中将发生碎化，被内外层 包覆在其中，均匀地进行混合。这种工艺得到的复 合板，表面为低碳钢包覆，成形时不会碎裂，并且 具有较好的韧性；而内层为经大塑性变形处理后的 高铬铸铁，复合板整体具有很高的强度和耐磨性。
1
2013/12/16
3. 提出了采用离心复合管坯＋纵剖＋热轧＋冷轧工 艺方法生产冷热轧双金属复合板材的专利技术， 为高性能、多层复合板材的生产提供了低成本、 短流程工业化生产技术； 4. 提出了采用复合材料制备技术生产难变形金属的 工艺方法。传统的难变形金属，如高硅钢、高硼 不锈钢等，本身塑性极差，难以通过热塑性变形 生产。而采用新型制备技术可以解决这一问题； 5. 提出了大变形铸铁板材和管材的制备技术，以往 人们所接触到的铸铁材料基本都是铸态，韧性较 差，大大限制了其产品应用范围。而新型工艺可 大幅度铸铁材料的塑性变形能力，获得组织细化、 碳化物分布细密，综合性能优异的轧制态铸铁材 料。
Q235
CrWMn
Q235
CrWMn
国内市场容量：＞ 15～20亿人民币/年；
各种复合方法的复合效果
2 层压双(多)金属复合板技术开发
爆炸＋轧制复合板界面
轧制复合板界面
叠轧复合板（千层板）界面
新工艺复合板界面
6
2013/12/16
爆炸复合板界面成分
新技术复合板界面成分
试样弯曲180o 后，均没有出现分层现象
北京科技大学等单位基于层状复合材料的 制备工艺，提出了特殊层状复合材料制备的新 思路，以及采用新型复合材料制备工艺生产单 一难变形金属的新型加工方法： 1. 提出了采用离心复合铸造方法生产双金属复 合管坯的专利技术，可以生产出界面冶金结 合的复合管坯； 2. 提出了采用离心复合管坯＋热挤压/热轧＋冷 轧工艺方法生产热轧双金属复合管和精密复 合管的专利技术，为高性能油井管、化工配 管、锅炉管的生产提供了低成本、短流程工 业化生产技术；
高性能耐磨复合－高铬铸铁/20钢
20µm 20µm 20µm
高铬铸铁
20#钢
高铬铸铁
20#钢
高铬铸铁
20#钢
250 ℃回火金相组织
20µm
350 ℃回火金相组织
20µm
450 ℃回火金相组织
高铬铸铁
20#钢
高铬铸铁
20#钢
550 ℃回火金相组织
650 ℃回火金相组织
泵送水泥砂浆用耐磨复合管的应用
目标：寿命提高4倍以上，使用成本降低50%； 国内市场容量： 10～12亿人民币
新型双金属复合板车削加工钢屑
通过车削加工下来 的钢削可以看出， 两层金属没有出现 任何分离和开裂的 现象，仍然保持一 个整体，如同车加 工单金属一样。而 机械式复合钢管却 无法做到。
（a）一火轧制
（b）两火轧制
（c）三火轧制
普及型高性能双金属耐磨复合材料
耐磨材料往往存在着耐磨性能和材料韧性之间 的矛盾。为提高承载能力和耐磨性能，延长材料的 使用寿命，通常希望材料具有较高的硬度、强度， 并能承受一定的冲击，要求金属具有足够的塑性和 韧性。 如，用于输送硬质流体（水泥砂浆、煤粉等） 的泵送管，目前主要采用45钢淬火，但耐磨性能很 差，若直接应用高铬铸铁，则又受其韧性和耐冲击 性能不足的限制。这些问题的出现，给传统的金属 材料在设计和使用上带来了巨大挑战。而金属基复 合材料的出现，在很大程度上缓解了上述难题。
双金属耐磨复合管的应用
3) 焊管与冷弯型钢轧辊：以Q235、45钢等中低碳钢 为支撑体（内层），高铬铸铁等硬度较高、耐磨性 好的金属为工作层（次外层），Q235等软钢为包覆 层（最外层），首先采用离心浇铸工艺制备出复合 坯；经过热处理后，沿长轴方向截取成轧辊用坯， 再通过型模锻造，去除包覆层，磨辊加工后制备出 带孔型复合轧辊。这种轧辊芯层材料韧性、塑性好； 工作层硬度、强度高，耐磨性好，且随轧辊外轮廓 线分布，最大限度地提高了贵金属材料的利用率。 复合轧辊具有表面硬度高，耐磨损，抗冲击性能和 韧性好，材料成本低，热处理工艺简单等技术、成 本、制造与使用等诸多优势。
北京科技大学 材料加工工程专业《轧材质量控制与深加工技术》
11 层状金属复合材料技术
韩静涛 博士/教授/博士生导师
北京科技大学 材料加工工程学科 首席教授 中国钢结构协会冷弯型钢分会 理事长 中国金属学会 荣誉理事
随着科学技术突飞猛进的发展，人类对材料提 出了更为严格、苛刻的要求。金属基复合材料在设 计上综合了各组元的优点，弥补了各组元的不足， 具有单一金属或合金无法比拟的优异综合性能，成 为当今材料科学的研究热点之一。 层状金属复合材料是利用复合技术使两种或两 种以上物理、化学、力学性能不同的金属之间实现 牢固冶金结合而得到的新型材料。其中的各层金属 仍保持各自原有特性，但其整体物理、化学、力学 性能比单一金属得到了很大提高。
按照成形时各组分材料的状态，可以分为 固-固复合和固液复合两种。固-固复合主要是 指两种或者多种组元以固态形式进行结合，而 固液复合则是其中一种组元金属以液相形式与 另外一种金属进行直接复合。 经过几十年研究开发，层状金属复合材料 的制备和生产工艺已经日趋完善。各种固相或 者液相之间的复合工艺不断出现，不同组元组 合而成的新型复合材料也不断更新，以满足越 来越高的产品需求。未来的金属层状复合材料 将在新的复合加工方法、复合机制、使用性能 等方面进行大量的系统研究。
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发 2 层压双(多)金属复合板技术开发 3 复合钢材新品开发
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
采用离心铸造+热挤压+冷拔（轧）工艺制造； 实现了界面的完全冶金结合； 兼具了两种金属的优点，具有优良的综合性能； • 耐蚀性好，耐高温、高压； • 较高冲击性能，各向机械性能一致； • 界面结合强度、持久强度、抗氧化性能高； 产品尺寸精度高，表面及内在质量好。
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发 2 层压双(多)金属复合板技术开发 3 复合钢材新品开发
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将高性能耐磨材料与韧性较好的低合金钢进行冶金 复合，可以使复合材料既具有很好的耐磨性能，又 保证了足够的韧性和抗冲击能力，具有很大的研究 推广价值。北京科技大学等单位采用离心浇铸复合 技术，制备出耐磨性能－韧性性能具佳的金属材料 组成的金属层状复合管坯，并且结合热塑性变形， 得到具有良好耐磨性能和韧性性能的耐磨双金属复 合管产品，弥补单一金属材料的不足。代表产品为： 1) 耐磨高铬铸铁基金属复合管：外层为低碳钢包覆 层，具有良好韧性、抗冲击性能和结构支撑性能； 而内层（工作层）为耐磨高铬铸铁，具很高的硬度 和耐磨性。仅混凝土泵车用管市场容量即达10亿元 人民币/年，且使用寿命高于市场目前使用管材寿命 400%以上。
10#/GH600 结合层 100x
304/316 结合层 100x
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
机械复合钢管 结合层存在明显的 宏观间隙
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
冶金结合层 具有超过本体的 结合强度，能使 整支管子的应力 分布均匀，不会 造成局部较大的 应力集中。
离心坯挤压+冷轧钢管 规格Φ46×3
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
双金属复合管种类
几种典型复合技术的界面金属学特征
爆炸复合界面波形图（钛-钢）
爆炸复合界面的塑性变形（钛-钢）
不同复合方法界面过渡层厚度的残余应力
真空钎焊复合界面形貌（碳钢-碳钢） 离心浇注+热挤压复合界面（1Cr18Ni9Ti-20Cr）
1-爆炸复合界面残余应力分布； 2-离心浇注+热挤压复合界面残余应力分布； 3-离心浇注+冷挤压复合界面残余应力分布
二辊可逆轧机，可轧最大宽度为350mm
军用、警用、工业、民用刃具复合材 （锋利度与柔韧性组合）
北京科技大学等单位采用“离心复合浇铸+纵剖＋ 热轧”工艺，试制了高速钢/低碳钢机械刀具复合 板材，SUS440C/2Gr13N高档民用餐刀复合板材等。 在满足刀具锋利度、耐磨损性能的同时，克服了高 硬材料易崩口、掉块等性能缺陷。在复合坯料的铸 造工艺、热轧工艺、热处理工艺取得了较大的突破。 大大提高了刀具剪切质量、效率、作业率，延长了 刀具的使用寿命。
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高性能耐磨复合管产品特色
3 高性能耐磨复合管产品特色
双金属离心管坯 （Φ230×80×870）
双金属离心管坯 （Φ230×80×870）
双金属热轧管 (Φ95×8)
双金属冷轧管 (Φ46×3)
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
界面上合金元素从低合金钢到奥氏体不 锈钢界面上的变化程度比较缓慢，并没 有突变的迹象 。
基层
基层
机械复合式钢管
复层
复层
两层金属为完全 冶金结合，具有很 强的结合力。
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多工位离心复合浇铸
离心复合铸造
挤压场景
3150挤压机
冷轧机
精整车间
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1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
化工用液体气体用管 石油天然气输送管 油井用复合管 双金属复合管 锅炉用复合管 废物焚烧炉用复合管 热交换器用复合管 耐腐蚀结构用复合管
φ2=90 °
φ2=90 °
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经热变形和高温淬火后的高铬铸铁组织SEM
经热变形和高温淬火后的高铬铸铁组织
碳化物体积分数为35%,43%,37% 950℃固溶：二次碳化物分布不 均匀，呈团状聚集； 1000℃固溶：颗粒二次碳化物 和晶界球状二次碳化物均匀分布。 回火温度：a) 950℃; b) 1000℃; c)1050℃
(a)炉冷 10μm
(b)空冷
(c)沙冷
普通型高铬铁
改进型高铬铁
高铬铸铁热锻过程中的组织演化
a) b)
热变形后高铬铸铁中的碳化物变化规律
c)
d)
a）铸态； b) 压下50%；c) 压下75％；d) 压下90％
经热变形，碳化物颗粒破碎，共晶碳化物局部溶解于奥氏体 基体中，尺寸进一步减小，使奥氏体中碳含量升高。热锻和 冷却过程中，奥氏体基体中将析出细小二次碳化物。热锻压 下60%时，共晶碳化物为15-20μm，而热锻压下80%时，共晶 碳化物尺寸降低到10-15μm。二次碳化物基本在1-3μm间。 显微孔隙将随热变形或热扩散而逐步消失。
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发 2 层压双(多)金属复合板技术开发 3 复合钢材新品开发
α 纵轴方向 B h1 H h2 h3
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先进工模具钢材料－新型复合刃口钢材
复合钢板热轧
当前，随着工业的发展，机械工业也逐步向 着数控化、精密化、集成化、智能化的方向发展， 因此对刀具材料的硬度、抗弯强度、冲击性能和 组织等性能也提出了愈来愈高的要求。为适应当 前工业的需要，刀具材料也需不断的发展更新， 一方面发展用于耐热、高硬度、高强度难加工材 料加工的刀具材料，另一方面增强原有刀具材料 性能。 新型复合钢板的应用，可有效满足机械与民 用刀具对于硬度与韧性的双重要求。如内部高硬 度、高耐磨性的合金钢，外部为高韧性低碳钢刀 具等。
煤机备品备件
燃烧器耐磨弯头
耐磨可调缩孔
双金属复合衬板
耐磨阀门
耐磨伸缩接头－无限冷硬高镍铬球墨铸铁/45#钢复合
10μm 10μm
高铬铁/碳钢离心复合辊坯的试制
特点：通过变质处理和特殊热处理，增加了高耐磨碳化物质点，基体组织稳定性 提高，突出其耐磨性和抗事故性。 效果：较普通高铬铁离心轧辊耐磨性和抗事故能力提高30%.
热 变 形 后 高 铬 铸 铁 中 的 织 构
经热变形和高温淬火后的高铬铸铁组织
φ2=45 °
φ2=45 °
φ2=65 °
φ2=65 °
高铬铸铁由马氏体和少量残 余奥氏体组成。随奥氏体化 温度升高，共晶碳化物尺寸 增大，高铬铸铁中共晶碳化 物平均尺寸分别为8μm， 9μm，15μm。 回火温度：a) 950℃; b) 1000℃; c)1050℃
2) 耐磨高铬铸铁基金属复合板：采用离心浇铸技术， 浇铸出内层、外层均为低碳钢，中间层为高铬铸铁 的三层复合管坯料。随后，将复合坯料沿长轴方向 进行剖分，得到瓦片状的长条型复合板坯。将板坯 加热到一定温度，在复合板轧机上进行热轧碾平、 可逆轧制，最终得到复合金属板。热轧变形时，坯 料的内外层由于塑性较好，变形均匀；而中间层的 热塑性较差，在轧制过程中将发生碎化，被内外层 包覆在其中，均匀地进行混合。这种工艺得到的复 合板，表面为低碳钢包覆，成形时不会碎裂，并且 具有较好的韧性；而内层为经大塑性变形处理后的 高铬铸铁，复合板整体具有很高的强度和耐磨性。
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3. 提出了采用离心复合管坯＋纵剖＋热轧＋冷轧工 艺方法生产冷热轧双金属复合板材的专利技术， 为高性能、多层复合板材的生产提供了低成本、 短流程工业化生产技术； 4. 提出了采用复合材料制备技术生产难变形金属的 工艺方法。传统的难变形金属，如高硅钢、高硼 不锈钢等，本身塑性极差，难以通过热塑性变形 生产。而采用新型制备技术可以解决这一问题； 5. 提出了大变形铸铁板材和管材的制备技术，以往 人们所接触到的铸铁材料基本都是铸态，韧性较 差，大大限制了其产品应用范围。而新型工艺可 大幅度铸铁材料的塑性变形能力，获得组织细化、 碳化物分布细密，综合性能优异的轧制态铸铁材 料。
Q235
CrWMn
Q235
CrWMn
国内市场容量：＞ 15～20亿人民币/年；
各种复合方法的复合效果
2 层压双(多)金属复合板技术开发
爆炸＋轧制复合板界面
轧制复合板界面
叠轧复合板（千层板）界面
新工艺复合板界面
6
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爆炸复合板界面成分
新技术复合板界面成分
试样弯曲180o 后，均没有出现分层现象
北京科技大学等单位基于层状复合材料的 制备工艺，提出了特殊层状复合材料制备的新 思路，以及采用新型复合材料制备工艺生产单 一难变形金属的新型加工方法： 1. 提出了采用离心复合铸造方法生产双金属复 合管坯的专利技术，可以生产出界面冶金结 合的复合管坯； 2. 提出了采用离心复合管坯＋热挤压/热轧＋冷 轧工艺方法生产热轧双金属复合管和精密复 合管的专利技术，为高性能油井管、化工配 管、锅炉管的生产提供了低成本、短流程工 业化生产技术；
高性能耐磨复合－高铬铸铁/20钢
20µm 20µm 20µm
高铬铸铁
20#钢
高铬铸铁
20#钢
高铬铸铁
20#钢
250 ℃回火金相组织
20µm
350 ℃回火金相组织
20µm
450 ℃回火金相组织
高铬铸铁
20#钢
高铬铸铁
20#钢
550 ℃回火金相组织
650 ℃回火金相组织
泵送水泥砂浆用耐磨复合管的应用
目标：寿命提高4倍以上，使用成本降低50%； 国内市场容量： 10～12亿人民币
新型双金属复合板车削加工钢屑
通过车削加工下来 的钢削可以看出， 两层金属没有出现 任何分离和开裂的 现象，仍然保持一 个整体，如同车加 工单金属一样。而 机械式复合钢管却 无法做到。
（a）一火轧制
（b）两火轧制
（c）三火轧制
普及型高性能双金属耐磨复合材料
耐磨材料往往存在着耐磨性能和材料韧性之间 的矛盾。为提高承载能力和耐磨性能，延长材料的 使用寿命，通常希望材料具有较高的硬度、强度， 并能承受一定的冲击，要求金属具有足够的塑性和 韧性。 如，用于输送硬质流体（水泥砂浆、煤粉等） 的泵送管，目前主要采用45钢淬火，但耐磨性能很 差，若直接应用高铬铸铁，则又受其韧性和耐冲击 性能不足的限制。这些问题的出现，给传统的金属 材料在设计和使用上带来了巨大挑战。而金属基复 合材料的出现，在很大程度上缓解了上述难题。
双金属耐磨复合管的应用
3) 焊管与冷弯型钢轧辊：以Q235、45钢等中低碳钢 为支撑体（内层），高铬铸铁等硬度较高、耐磨性 好的金属为工作层（次外层），Q235等软钢为包覆 层（最外层），首先采用离心浇铸工艺制备出复合 坯；经过热处理后，沿长轴方向截取成轧辊用坯， 再通过型模锻造，去除包覆层，磨辊加工后制备出 带孔型复合轧辊。这种轧辊芯层材料韧性、塑性好； 工作层硬度、强度高，耐磨性好，且随轧辊外轮廓 线分布，最大限度地提高了贵金属材料的利用率。 复合轧辊具有表面硬度高，耐磨损，抗冲击性能和 韧性好，材料成本低，热处理工艺简单等技术、成 本、制造与使用等诸多优势。