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金属耐磨板在机械、冶金、矿山等行业中是重要的结构件,在实际工况中承受着磨损与冲击的双重作用,这对金属耐磨板的耐磨性与抗冲击性能均提出了较高的要求。过共晶高铬铸铁耐磨性能优异,但组织中粗大初生碳化物的存在降低了材料的韧性而限制了其在耐磨板领域的应用。目前大部分耐磨板采用高铬铸铁与低碳钢堆焊复合工艺,耐磨层的硬度较高,同时基体具有较好的加工性能。但堆焊复合板由于焊接应力较大,堆焊层易出现裂纹,降低了耐磨板服役的可靠性与寿命。论文针对过共晶高铬铸铁脆性大的不足,提出了制备高性能碳钢／过共晶高铬铸铁耐磨复合板的离心铸造-热轧工艺。工艺过程为：采用离心铸造工艺制备出芯层为过共晶高铬铸铁、两侧包覆有Q235钢的铸坯,并进行多道次热轧变形,制备出复合板。论文主要得出了以下结论：离心浇注各层金属液的铸型转速分别为850r/min、900r/min、1000r/min,顺序浇注各层金属液的间隔时间为10-15s、55-60s,所制备的铸坯中碳钢与高铬铸铁组织区分明显并在界面处连续过渡。碳钢与高铬铸铁实现了冶金结合,结合强度为392MPa,分别高于碳钢的抗拉强度(376MPa)及高铬铸铁的抗拉强度(117MPa)。通过复合材料热轧过程的应力有限元模拟及轧制试验验证,铸坯在1170℃,不同轧制速率下均能获得轧制成型质量良好的复合板。界面对芯层高铬铸铁产生了一定的约束作用,高铬铸铁层受到的应力较低且变形均匀。轧制后复合界面出现了50-80μm宽的铁素体区,塑性较好,能够有效承受两侧金属变形抗力不同而产生的应力。复合材料在不同的轧制工艺下界面应力均小于其结合强度,界面不会在轧制过程中被破坏。通过Gleeble试验机的热物理模拟试验及不同轧制工艺下复合材料的组织观察,铸坯在1142℃-1170℃、应变速率为0.4s-1.0s-1时高铬铸铁组织更容易发生动态再结晶。热模拟的结果与应力模拟的结果有较好的一致性,在轧制温度为1170℃、轧制应变速率为1.0s-1(对应轧辊转速2.8r/s)、每道次变形量为10%的轧制工艺参数下,复合板轧制成型质量较好,高铬铸铁层基体获得了高硬度的马氏体组织。复合材料在轧制四道次(累积变形量38.6%)后经1000℃淬火具有最佳的力学性能,高铬铸铁层的硬度为HRC68.5、复合材料的冲击韧性为11.0J/cm2,是铸坯冲击韧性的3.5倍；复合材料每30min的平均磨损失重为24.4mg,相对耐磨性相比于轧制前提高了2.3倍。轧制后高铬铸铁层碳化物在纵向上的破碎主要表现为剪切力的作用,在横向上的破碎主要表现为摩擦力的作用。碳化物的细化过程可以总结为：碳化物局部溶解-缺陷处形成“凹槽”-溶解加剧,“凹槽”加深-碳化物出现最小横截面-碳化物拉伸破碎-碳化物自身溶解。通过与堆焊复合板组织及性能的对比,不同焊接线能量下,堆焊层组织为初生奥氏体与共晶碳化物,复合板的磨损失重均高于离心铸造-热轧复合板的磨损失重。堆焊复合材料在焊接线能量高时磨损失重较小,但残余应力较大,堆焊层容易在磨损过程中剥落。采用离心铸造-热轧复合工艺制备的复合板具有相对优秀的力学性能。