專利名稱：一種復合耐磨錘頭的制備方法
技術領域：
本發明涉及粉碎煤炭、礦石等物料破碎機上的錘頭的制備，特別是一種 復合耐磨錘頭的制備方法，該方法制備的復合耐磨錘頭，其中含有柱狀硬質 點，實現了耐磨性與強韌性的有機統一，使錘頭的整體機械性能顯著提高。
背景技術：
錘頭是冶金、建材、化工、煤炭、耐火材料、電力等行業的物料破碎機 械上的主要磨損件。
目前各行業所用的錘頭材質主要有兩大類 一類是單一材質高錳鋼錘 頭；另一類是復合錘頭。傳統高錳鋼單一材質錘頭，耐磨性差，使用壽命短。 而復合錘頭大體上分為機械組裝、粘接復合和冶金復合等幾種。機械組裝錘 頭，錘頭材料為高鉻鑄鐵，錘柄材料為40Cr，用螺栓將錘頭和錘柄固定在 一起。這種機械組裝錘頭初期使用效果較佳，但是用后期，由于錘柄和錘頭 的分離、飛出，經常發生打穿破碎機和損壞其他錘頭的生產事故，從而造成 嚴重的經濟損失。鑲鑄形式的復合錘頭，由于耐磨條塊與基體屬非冶金結合， 使用過程中容易脫落。采用燕尾槽結構在沖擊條件下，燕尾結構破裂造成整 個錘頭高速飛出。而采用合鑄法時，由于燕尾結構的咬合部分常會在鑄造過 程中出現裂紋，裂紋常常導致使用過程中錘頭過早失效。

發明內容
針對上述現有技術存在的缺陷或不足，本發明的目的在于，提供一種能 夠滿足各種磨損、高沖擊等復雜工況下使用的高性能柱狀硬質點復合耐磨錘 頭的制備方法，該方法制備的復合耐磨錘頭，其中含有的柱狀硬質相在基體 內原位生成，并與基體形成冶金結合，使錘頭既具有基體金屬的高強度和高韌性，又具有硬質相的高硬度和高抗磨性，能夠同時承受高沖擊力和強烈磨 損，具有使用壽命長、價格低廉的特點。
為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案 一種復合耐磨錘頭的制備方法，其特征在于，該方法將合金粉芯棒材 扎制成捆，布置于錘頭鑄型的錘頭頭部型腔內，合金粉芯棒材捆占錘頭總體
積的20% 60%，然后把熔化的基體金屬液澆入錘頭的鑄型型腔內，在基體金
屬的熱作用下，合金粉芯棒材發生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金 元素與基體金屬液產生冶金化合反應，在原位生成高度彌散的合金組織，最 后冷卻凝固形成棒狀硬質相與基體金屬冶金過渡結合融為一體，制成以高韌 性高強度的金屬為基體、內含一定數量的冶金結合的棒狀高硬度質點的復合 錘頭。
采用本發明的方法制備的復合耐磨錘頭具有以下優點
1、 由于采用合金粉芯棒材，內部填充合金粉末，在基體金屬液的高溫 作用下，合金粉芯棒材中的合金粉末燒結、溶解、擴散，與基體金屬液發生 冶金化合反應，同時由于合金粉末的吸熱作用，降低了局部的溫度，縮短了 結晶過程，阻礙了合金元素的進一步擴散，從而使合金元素在原位富集，晶 粒顯著細化，析出大量彌散的高硬度的硬質化合物，凝固后便形成了鑲嵌在 基體金屬中的宏觀上呈棒狀的硬質相，并與基體金屬形成良好的冶金過渡結 合，界面結合牢固，解決了硬質相脫落、碎裂的難題，耐磨性與韌性有機統 一，整體性能顯著提高。
2、 合金粉末可根據工件的使用要求進行配比，成分可調，適應性廣。
3、 由于合金粉芯棒材不含粘結劑等雜質，因此不會產生夾渣氣孔等缺
陷，內部組織性能優良。
4、 本發明的復合成型工藝可控性強、成品率高、生產質量穩定，便于
大規模生產。5、 柱狀硬質點為整體原位反應生成，避免"鑲鑄復合"等工藝過程中 的開裂現象和使用過程中的脫落現象。
6、 根據使用工況，柱狀硬質點在基體中的比例可調，并分布均勻；
7、 根據錘頭的結構，可對錘頭頭部實現表面復合、區域局部復合或整 體復合；
8、 根據破碎介質，可調整柱狀硬質點的直徑大小和分布間距，可從毫 米級向微米級調整，錘頭的整體力學性能大幅提高；
9、 使用壽命比普通錘頭提高一個數量級以上。


圖l是柱狀硬質點復合耐磨錘頭制備工藝示意圖； 圖2是柱狀硬質點復合耐磨錘頭結構剖視圖。
下面結合附圖和發明人給出的實施例對本發明作進一步詳細說明。
具體實施例方式
參見附圖，按照本發明的技術方案，選用一定直徑和合金粉末配比的 合金粉芯棒材l扎制成捆，布置于錘頭鑄型2的錘頭頭部型腔內，合金粉芯棒 材捆占錘頭總體積的20% 60%，然后把熔化的基體金屬3液澆入錘頭的鑄型 型腔內，在基體金屬的熱作用下，合金粉芯棒材l發生熔化、溶解，合金粉 芯棒材中的大量合金元素與基體金屬液產生冶金化合反應，在原位生成高度 彌散的合金組織，最后冷卻凝固形成棒狀硬質相4與基體金屬3冶金過渡結合 融為一體，制成以高韌性高強度的金屬為基體、內含一定數量的冶金結合的 棒狀高硬度質點的復合錘頭。
上述合金粉芯棒材l直徑為①2mm ①10mm，其外皮為低碳鋼管，壁厚 為0.1 lmm，芯部為粒度為50 200目的合金粉末。
上述合金粉芯棒材l芯部的合金粉末由高碳鉻鐵粉構成，根據需要可添 加鉬鐵粉、鎢鐵粉、硅鐵粉、錳鐵粉等合金粉。上述合金粉末也可以由碳化鎢、碳化硅、碳化鈦、氧化鋁、氮化硅、氮 化鈦粉末中的一種或幾種構成。
上述基體金屬3是高錳鋼、低碳鋼、合金鋼、灰口鑄鐵、球墨鑄鐵等公 知的鑄鋼或鑄鐵中的一種。
以下是發明人給出的實施例，本發明并不限于以下實施例。 實施例l:制備高絡合金為硬質相、A3鋼為基體的棒狀復合耐磨錘頭
1、 選用3mm直徑的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1中裝入 的合金粉末為高碳鉻鐵粉，粒度100 150目，裁剪成與錘頭頭部高度相同 的高度；
2、 采用樹脂砂按照鑄造工藝要求制作錘頭鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材捆，按照占錘頭頭部的50%的體積比例，預置在錘 頭鑄型2的錘頭頭部型腔內；
4、 選用A3鋼作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化后，達到160(TC出爐， 將鋼液澆入錘頭鑄型2的型腔內，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，即制成高 鉻合金為棒狀硬質相4、 A3鋼為基體金屬3的復合耐磨錘頭。
當然，根據實際需要，合金粉末也可以選擇高碳鉻鐵粉與鉬鐵粉、鴇鐵 粉、硅鐵粉、錳鐵粉的混合物。
實施例2:制備碳化鎢為硬質相、A3鋼為基體的棒狀復合耐磨錘頭
1、 選用5mm直徑的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1中裝入 的合金粉末為碳化鎢合金粉，粒度150目，裁剪成與錘頭頭部厚度相同的長 度；
2、 采用樹脂砂按照鑄造工藝要求制作錘頭鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材l，按照占錘頭頭部40%的體積比例，預置在錘頭 鑄型2的錘頭頭部型腔內；4、 選用A3鋼作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化后，達到160(TC出爐， 將鋼液澆入錘頭鑄型2的型腔內，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，即制成碳 化鎢為棒狀硬質相4、 A3鋼組織為基體組織3的復合耐磨錘頭。 實施例3:制備碳化鎢為硬質相、高錳鋼為基體的棒狀復合耐磨錘頭
1、 選用8mm直徑的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1中裝入 的合金粉末為碳化鎢合金粉，粒度50 S0目，裁剪成與錘頭頭部厚度相同的 長度；
2、 采用樹脂砂按照鑄造工藝要求制作錘頭鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材1，按照占錘頭頭部60%的體積比例，預置在錘頭 鑄型2的錘頭頭部型腔內；
4、 選用高錳鋼Mnl3作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化后，達到1650 'C出爐，將鋼液澆入錘頭鑄型2的型腔內，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，即制成碳 化鎢為棒狀硬質相4、高錳鋼組織為基體組織3的復合耐磨錘頭。
上述實施例2、 3中，按照不同的需求，合金粉末還可以選擇碳化硅、碳 化鈦、氧化鋁、氮化硅或氮化鈦粉末中的一種或幾種混合物。
上述實施例中，按照不同的需求，基體金屬3還可以選擇灰口鑄鐵或球 墨鑄鐵，均能夠制成合格的復合耐磨錘頭。
權利要求
1、一種復合耐磨錘頭的制備方法，其特征在于，該方法將合金粉芯棒材扎制成捆，布置于錘頭鑄型的錘頭頭部型腔內，合金粉芯棒材捆占錘頭總體積的20％～60％，然后把熔化的基體金屬液澆入錘頭的鑄型型腔內，在基體金屬的熱作用下，合金粉芯棒材發生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素與基體金屬液產生冶金化合反應，在原位生成高度彌散的合金組織，最后冷卻凝固形成棒狀硬質相與基體金屬冶金過渡結合融為一體，制成以高韌性高強度的金屬為基體、內含一定數量的冶金結合的棒狀高硬度質點的復合錘頭。
2、 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述的合金粉芯棒材為直 徑①2mm ①10mm，壁厚0.1 1.0mm的低碳鋼管，芯部灌裝有粒度為50目 200目的合金粉末。
3、 如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末為碳化鎢、 碳化硅、碳化鈦、氧化鋁、氮化硅或氮化鈦粉末中的一種或幾種混合物。
4、 如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末為高碳鉻 鐵粉，或者是高碳鉻鐵粉與鉬鐵粉、鎢鐵粉、硅鐵粉、錳鐵粉的混合物。
5、 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述的基體金屬是鑄鋼或 鑄鐵。
6、 如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述的鑄鋼是高錳鋼、低 碳鋼或合金鋼。
7、 如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述的鑄鐵是灰口鑄鐵或 球墨鑄鐵。
全文摘要
本發明公開了一種高韌性高耐磨復合錘頭的制備方法，該方法將合金粉芯棒材扎制成捆，布置于錘頭鑄型型腔內，合金粉芯棒材捆占錘頭總體積的20％～60％，然后把熔化的基體金屬澆入鑄型型腔內，在基體金屬的熱作用下，合金粉芯棒材發生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素與基體金屬液產生冶金化合反應，在原位生成高度彌散的合金組織，最后冷卻凝固形成棒狀硬質相與基體金屬冶金過渡結合融為一體，制成以高韌性高強度的金屬為基體、內含一定數量的冶金結合的棒狀高硬度質點的復合錘頭。既具有基體金屬的高強度和高韌性，又具有硬質相的高硬度和高抗磨性，能夠同時承受高壓和強烈磨損，具有使用壽命長、價格低廉的特點。
文檔編號B02C13/00GK101412093SQ20081023249
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月28日 優先權日2008年11月28日
發明者付永紅, 劉文剛, 岑啟宏, 宏 武, 牛立斌, 王永平, 許云華 申請人:西安建筑科技大學