一種高鉻稀土合金鋼錘頭材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種高鉻稀土合金鋼錘頭材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳2.7-2.9、硅1.2-1.5、錳5.4-5.8、鉻8.7-9.1、鉬2.0-2.3、鎳1.2-1.5、銅0.02-0.05、鋁0.2-0.4、Nb0.09-0.12、Sc0.03-0.05、S≤0.05、P≤0.05、余量為鐵。本發(fā)明是采用高碳鋼作為材質(zhì)，同時(shí)含有較高的鉻和微量的Sc、Nb、鋁多種合金元素，具有很高的原始硬度和耐磨性，同時(shí)耐腐蝕，韌性也較好；本發(fā)明適用于強(qiáng)烈沖擊的工作條件，用于進(jìn)料粒度在400mm以上的大型破碎機(jī)錘頭，其使用壽命與傳統(tǒng)的高錳鋼相比能提高1-2倍。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，明顯提高成品率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高鉻稀土合金鋼錘頭材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及耐磨金屬材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高鉻稀土合金鋼錘頭材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]錘頭材料的種類(lèi)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(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)其實(shí)不然，有些場(chǎng)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(chǎn)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(yōu)良的耐磨性，但是韌性較差，易發(fā)生脆性斷裂。各種材料均不能達(dá)到最理想的效果，因此尋求合理的材料，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單實(shí)用的工藝，在保證使用要求的前提下節(jié)省資源和能源，已成為耐磨材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高鉻稀土合金鋼錘頭材料及其制備方法，該合金材料具有原始硬度高，耐磨性好、耐腐蝕、韌性較好的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高鉻稀土合金鋼錘頭材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 2.7-2.9、硅 1.2-1.5、錳 5.4-5.8、鉻8.7-9.1、鑰 2.0-2.3、鎳 1.2-1.5、銅 0.02-0.05、鋁 0.2-0.4、Nb0.09-0.12、Sc0.03-0.05、S ≤ 0.05、P ≤ 0.05、余量為鐵。
[0005]所述的高鉻稀土合金鋼錘頭材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1-1.5比例作為鐵基質(zhì)來(lái)源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)鑰、銅、Nb；(2)硅、鉻；(3)錳、Sc ;各批次投入元素的時(shí)間間隔為23-26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(shí)速率升溫至400-410°C，保溫60-70分鐘，再以180-190°C /小時(shí)速率升溫至700_710°C，再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至550-570°C，再以210-220°C /小時(shí)速率升溫至940-950°C，保溫3-4小時(shí)；再以160-1700C /小時(shí)速率降溫至600-610°C，再以180_190°C /小時(shí)速率升溫至700-710°C，再以160-170。。/小時(shí)速率降溫至500-510°C，保溫50-60分鐘；再以160-170。。/小時(shí)速率降溫至220-230°C，保溫2-3小時(shí)；再以180_190°C /小時(shí)速率升溫至340_350°C，再以160-170°C /小時(shí)速率降溫至240-250°C，再以180_190°C /小時(shí)速率升溫至530_540°C，保溫2-3小時(shí)，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30-40、硫酸鈉2-3、硫酸鋁鉀1-2、二氧化硅3-4、BaC03 2_3、蛭石粉1-2、偏硅酸鈉1-2、沉淀法白炭黑3_4、玉石粉3_4、蒙脫石1-2 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，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(dāng)于粉末重量2-3%的硅烷偶聯(lián)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(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明是采用高碳鋼作為材質(zhì)，同時(shí)，又因其含有較高的鉻和微量的Sc、Nb、鋁多種合金元素，具有很高的原始硬度和耐磨性，同時(shí)耐腐蝕，韌性也較好；本發(fā)明適用于強(qiáng)烈沖擊的工作條件，用于進(jìn)料粒度在400mm以上的大型破碎機(jī)錘頭，其使用壽命與傳統(tǒng)的高錳鋼相比能提高1-2倍。本發(fā)明使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過(guò)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(zhì)更穩(wěn)定均一，提高綜合力學(xué)性能。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，不會(huì)在鑄件表面產(chǎn)生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級(jí)左右。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種高鉻稀土合金鋼錘頭材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳
2.7-2.9、硅 1.2-1.5、錳 5.4-5.8、鉻 8.7-9.1、鑰 2.0-2.3、鎳 1.2-1.5、銅 0.02-0.05、鋁
0.2-0.4、Nb0.09-0.12、Sc0.03-0.05、S ≤ 0.05、P ≤ 0.05、余量為鐵。
[0010]所述的高鉻稀土合金鋼錘頭材料的生產(chǎn)方法為: (1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1.3比例作為鐵基質(zhì)來(lái)源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(1)鑰、銅、Nb; (2)硅、鉻；(3)錳、Sc ;各批次投入元素的時(shí)間間隔為24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(shí)速率升溫至405°C，保溫65分鐘，再以185°C /小時(shí)速率升溫至705°C，再以165°C /小時(shí)速率降溫至560°C，再以215°C /小時(shí)速率升溫至945°C，保溫3.5小時(shí)；再以165°C /小時(shí)速率降溫至605°C，再以185°C /小時(shí)速率升溫至705°C，再以165°C /小時(shí)速率降溫至505°C，保溫55分鐘；再以165°C/小時(shí)速率降溫至225°C，保溫2.5小時(shí)；再以185°C /小時(shí)速率升溫至345°C，再以165°C /小時(shí)速率降溫至245°C，再以185°C /小時(shí)速率升溫至5351:，保溫2.5小時(shí)，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35、硫酸鈉2.5、硫酸鋁鉀1.5、二氧化硅3.5、BaC03 2.5、蛭石粉1.5、偏硅酸鈉1.5、沉淀法白炭黑3.5、玉石粉
3.5、蒙脫石1.5 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，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(dāng)于粉末重量2%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、2%的納米碳粉，混合均勻后，在12Mpa下壓制成坯，然后，在930°C下煅燒3.5小時(shí)，冷卻后，再粉碎成180目粉末，即得。
[0013]本發(fā)明的高鉻稀土合金鋼錘頭材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度1321MPa，屈服強(qiáng)度892MPa，延伸率12.4%，斷面收縮率22%，沖擊吸收功51J，沖擊韌性60J/cm2，硬度263HB。
【權(quán)利要求】
1.一種高鉻稀土合金鋼錘頭材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 2.7-2.9、硅 1.2-1.5、錳 5.4-5.8、鉻 8.7-9.1、鑰 2.0-2.3、鎳 1.2-1.5、銅0.02-0.05、鋁 0.2-0.4、Nb0.09-0.12、Sc0.03-0.05、S ≤ 0.05、P ≤ 0.05、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鉻稀土合金鋼錘頭材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1-1.5比例作為鐵基質(zhì)來(lái)源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2)、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(1)鑰、銅、Nb；(2)硅、鉻；(3)錳、Sc ;各批次投入元素的時(shí)間間隔為23-26分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高鉻稀土合金鋼錘頭材料的生產(chǎn)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(shí)速率升溫至400-410°C，保溫60-70分鐘，再以180-190°C /小時(shí)速率升溫至700-710°C，再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至550_570°C，再以210-220°C /小時(shí)速率升溫至940-950°C，保溫3_4小時(shí)；再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至600-610°C，再以180-190°C /小時(shí)速率升溫至700-710°C，再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至500-510°C，保溫50-60分鐘；再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至220_230°C，保溫2-3小時(shí)；再以180-190°C/小時(shí)速率升溫至340-350°C，再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至240-250°C，再以180-190°C /小時(shí)速率升溫至530_540°C，保溫2_3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高鉻稀土合金鋼錘頭材料的生產(chǎn)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30-40、硫酸鈉2-3、硫酸鋁鉀1-2、二氧化硅3-4、BaC032_3、蛭石粉1_2、偏硅酸鈉1_2、沉淀法白炭黑3_4、玉石粉3_4、蒙脫石1_2 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，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(dāng)于粉末重量2_3%的硅烷偶聯(lián)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(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號(hào)】C22C38/60GK103627996SQ201310555668
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】章功國(guó), 王涇文, 段宗銀, 李純金, 陳超, 王淑妍, 張少伍, 王曉芬, 謝勇 申請(qǐng)人:馬鞍山市恒毅機(jī)械制造有限公司