一種防斷裂合金鋼錘頭材料及其制備方法
【專利摘要】一種防斷裂合金鋼錘頭材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳2.2-2.5、硅1.7-1.9、錳2.5-2.8、銅1.2-1.5、鉻2.7-3.1、鉬4.4-4.6、釩0.6-0.8、鈦1.5-1.6、硼0.7-0.9、鎂1.0-1.2、Zr0.15-0.25、S≤0.05、P≤0.05、余量為鐵。本發明含有硼、鉬、鉻、鈦多種合金元素，具有高的硬度和耐磨性，還具有較好的韌性，本發明適用于中型破碎機，用于破碎高硬度的礦石，不易斷裂。本發明使用部分廢鐵作為原料，并經過二次精煉，合理控制鑄后熱處理溫度，分批投放原料，使合金品質更穩定均一，提高綜合力學性能。本發明精煉劑用于鑄造，明顯提高成品率。
【專利說明】一種防斷裂合金鋼錘頭材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及耐磨金屬材料領域，尤其涉及一種防斷裂合金鋼錘頭材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]錘頭材料的種類很多，最常用的是高錳鋼，最初是因其硬度和耐磨性都比較高，但是現在人們發現 其實不然，有些場合高錳鋼錘頭并不耐磨，使用壽命短，究其原因，是高錳鋼要在大的沖擊力的情況下才能產生高硬度的表面硬化層，而沖擊力小的情況下不耐磨；還有中錳鋼錘頭，因其有較高的硬度和韌性，在沖擊力不太大的情況下較耐用，且有磁性；高鉻鑄鐵錘頭有優良的耐磨性，但是韌性較差，易發生脆性斷裂。各種材料均不能達到最理想的效果，因此尋求合理的材料，開發簡單實用的工藝，在保證使用要求的前提下節省資源和能源，已成為耐磨材料領域的熱點和難點。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于提供一種防斷裂合金鋼錘頭材料及其制備方法，該合金材料具有強度高，耐磨性好、不易斷裂的優點。
[0004]本發明的技術方案如下:
一種防斷裂合金鋼錘頭材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 2.2-2.5、硅 1.7-1.9、錳 2.5-2.8、銅 1.2-1.5、鉻 2.7-3.1、鑰 4.4-4.6、釩 0.6-0.8、鈦
1.5-1.6、硼 0.7-0.9、鎂 1.0-1.2、Zr0.15-0.25、S ≤ 0.05、P ≤ 0.05、余量為鐵。
[0005]所述的防斷裂合金鋼錘頭材料的生產方法，其特征在于:
(1)、準備生鐵與廢鐵按1:0.5-1.5比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(I)銅、錳、鎂；(2)鑰、硼、Zr;
(3)硅、釩；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為21-25分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180_190°C /小時速率升溫至500-510°C，保溫60-70分鐘，再以180-190°C /小時速率升溫至700_710°C，再以160_170°C /小時速率降溫至600-610°C，再以210-220°C /小時速率升溫至940-950°C，保溫3-4小時；再以160-170°C /小時速率降溫至600-61 (TC，保溫50-60分鐘，再以160_170°C /小時速率降溫至500-510°C，保溫50-60分鐘；再以160_170°C /小時速率降溫至200_220°C，保溫2-3小時；再以200-210°C /小時速率升溫至340-350°C，保溫30-40分鐘，再以200-210°C /小時速率升溫至530-540°C，保溫2-3小時，取出空冷即得。
[0007]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、粘土 20-24、明帆5_6、鐵礦渣粉1-2、碳化硅4-5、氫氧化鋁8-10、玉石粉3-4、蒙脫石1_2、氯化鉀2_3、氟化鈣4_5 ；制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當于粉末重量2_3%的硅烷偶聯劑ΚΗ_550、1_2%的納米碳粉，混合均勻后，在8-15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3_4小時，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0008]本發明的有益效果
本發明含有硼、鑰、鉻、鈦多種合金元素，具有高的硬度和耐磨性，還具有較好的韌性，本發明適用于中型破碎機，用于破碎高硬度的礦石，不易斷裂。本發明使用部分廢鐵作為原料，并經過二次精煉，合理控制鑄后熱處理溫度，分批投放原料，使合金品質更穩定均一，提高綜合力學性能。本發明精煉劑用于鑄造生產，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，不會在鑄件表面產生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級左右。
【具體實施方式】
[0009]一種防斷裂合金鋼錘頭材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳
2.2-2.5、硅 1.7-1.9、錳 2.5-2.8、銅 1.2-1.5、鉻 2.7-3.1、鑰 4.4-4.6、釩 0.6-0.8、鈦
1.5-1.6、硼 0.7-0.9、鎂 1.0-1.2、Zr0.15-0.25、S ≤ 0.05、P ≤ 0.05、余量為鐵。
[0010]所述的防斷裂合金鋼錘頭材料的生產方法如下:
(1)、準備生鐵與廢鐵按1:1比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(I)銅、錳、鎂；(2)鑰、硼、Zr;
(3)硅、釩；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為23分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以185°C /小時速率升溫至505°C，保溫65分鐘，再以185°C /小時速率升溫至705°C，再以165°C /小時速率降溫至605°C，再以215°C /小時速率升溫至945°C，保溫3.5小時；再以165°C /小時速率降溫至605°C，保溫55分鐘，再以165°C /小時速率降溫至505°C，保溫55分鐘；再以165°C /小時速率降溫至210°C，保溫
2.6小時；再以205°C /小時速率升溫至345°C，保溫35分鐘，再以205°C /小時速率升溫至535 °C,保溫2.5小時，取出空冷即得。
[0012]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉3.5、粘土 23、明礬
5.5、鐵礦渣粉1.5、碳化硅4.5、氫氧化鋁9、玉石粉3.5、蒙脫石1.5、氯化鉀2.5、氟化鈣
4.5 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成160目粉末；將所得粉末加入相當于粉末重量2.5%的硅烷偶聯劑KH-550、1.5%的納米碳粉，混合均勻后，在13Mpa下壓制成坯，然后，在920°C下煅燒3.5小時，冷卻后，再粉碎成210目粉末，即得。
[0013]本發明的防斷裂合金鋼錘頭材料的機械性能為:拉伸強度1371MPa，屈服強度965MPa，延伸率12.3%，斷面收縮率22%，沖擊吸收功49J，沖擊韌性59J/cm2，硬度279HB。
【權利要求】
1.一種防斷裂合金鋼錘頭材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 2.2-2.5、硅 1.7-1.9、錳 2.5-2.8、銅 1.2-1.5、鉻 2.7-3.1、鑰 4.4-4.6、釩 0.6-0.8、鈦 1.5-1.6、硼 0.7-0.9、鎂 1.0-1.2、Zr0.15-0.25、S ≤ 0.05、P ≤ 0.05、余量為鐵。
2.根據權利要求1所述的防斷裂合金鋼錘頭材料的生產方法，其特征在于: (1)、準備生鐵與廢鐵按1:0.5-1.5比例作為鐵基質來源，將生鐵加入投入爐中熔化，進行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)銅、錳、鎂；(2)鑰、硼、Zr；(3)硅、釩；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為21-25分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的防斷裂合金鋼錘頭材料的生產方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180-190°C /小時速率升溫至500-510°C，保溫60-70分鐘，再以180-190°C /小時速率升溫至700-710°C，再以160_170°C /小時速率降溫至600_610°C，再以210-220°C /小時速率升溫至940-950°C，保溫3_4小時；再以160_170°C /小時速率降溫至600-610°C，保溫50-60分鐘，再以160_170°C /小時速率降溫至500_510°C，保溫50-60分鐘；再以160-170。。/小時速率降溫至200-220°C，保溫2-3小時；再以200-210°C /小時速率升溫至340-350°C，保溫30-40分鐘，再以200-210°C /小時速率升溫至530_540°C，保溫2-3小時，取出空冷即得。
4.根據權利要求2所述的防斷裂合金鋼錘頭材料的生產方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、粘土 20-24、明礬5-6、鐵礦渣粉1_2、碳化硅4-5、氧氧化招8_10、玉石粉3_4、蒙脫石1-2、氣化鐘2_3、氣化韓4-5 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當于粉末重量2-3%的硅烷偶聯劑KH-550、1-2%的納米碳粉，混合均勻后，在8_15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3-4小時，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號】C22C38/38GK103627991SQ201310555458
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月11日 優先權日:2013年11月11日
【發明者】章功國, 王涇文, 段宗銀, 李純金, 陳超, 王淑妍, 張少伍, 王曉芬, 謝勇 申請人:馬鞍山市恒毅機械制造有限公司