一种高铬合金钢锤头材料及其制备方法

　　一种高铬合金钢锤头材料及其制备方法

　　【**摘要】一种高铬合金钢锤头材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳2.2-2.5、硅2.1-2.3、锰0.9-1.3、铬16.2-17.5、钼1.0-1.2、镍0.2-0.4、钒1.7-1.9、Ta0.05-0.08、Ba0.12-0.16、S≤0.05、P≤0.05、余量为铁。本发明合金钢具有高碳钢大的硬度，同时因其含有铬、钒、Ba多种合金元素，又具有高的耐磨性、耐腐蚀性、强度高、耐冲击的优点；本发明适用于冲击较强烈的场所，用于破碎硬度高、粒度在200-300mm的物品，使用寿命长，更能显现其特性。本发明精炼剂用于铸造生产，铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右。

　　【**说明】一种高铬合金钢锤头材料及其制备方法

　　【技术领域】

　　[0001]本发明涉及耐磨金属材料领域，尤其涉及一种高铬合金钢锤头材料及其制备方法。

　　【背景技术】

　　[0002]锤头材料的种类很多，更常用的是高锰钢，更初是因其硬度和耐磨性都比较高，但是现在人们发现其实不然，有些场合高锰钢锤头并不耐磨，使用寿命短，究其原因，是高锰钢要在大的冲击力的情况下才能产生高硬度的表面硬化层，而冲击力小的情况下不耐磨；还有中锰钢锤头，因其有较高的硬度和韧性，在冲击力不太大的情况下较耐用，且有磁性；高铬铸铁锤头有优良的耐磨性，但是韧性较差，易发生脆性断裂。各种材料均不能达到更理想的效果，因此寻求合理的材料，开发简单实用的工艺，在保证使用要求的前提下节省资源和能源，已成为耐磨材料领域的热点和难点。

　　【发明内容】

　　[0003]本发明的目的在于提供一种高铬合金钢锤头材料及其制备方法，该合金材料具有强度高、耐磨性好、耐腐蚀、冲击韧性高的优点。

　　[0004]本发明的技术方案如下:

　　一种高铬合金钢锤头材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 2.2-2.5、硅 2.1-2.3、锰 0.9-1.3、铬 16.2-17.5、钥 1.0-1.2、镍 0.2-0.4、钒 1.7-1.9、Ta0.05-0.08、Ba0.12-0.16、S ≤ 0.05、P≤ 0.05、余量为铁。

　　[0005]所述的高铬合金钢锤头材料的生产方法，其特征在于:

　　(1)、准备生铁与废铁按1:0.5-1比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；

　　(2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(I)硅、锰、钥；(2)铬、Ta；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。

　　[0006]所述的铸后热处理是:先由室温以180_190°C /小时速率升温至500-510°C，保温60-70分钟，再以180-190°C /小时速率升温至720_730°C，再以160_170°C /小时速率降温至600-610°C，再以210-220°C /小时速率升温至935-950°C，保温3-4小时；再以170-1800C /小时速率降温至600-610°C，再以180_190°C /小时速率升温至700-710°C，再以170-180°C /小时速率降温至500-510°C，保温50-60分钟；再以170_180°C /小时速率降温至220-230°C，保温2-3小时；再以180_190°C /小时速率升温至340_350°C，再以170-180°C /小时速率降温至220-230°C，再以180_190°C /小时速率升温至535_550°C，保温2-3小时，取出空冷即得。

　　[0007]所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉3-4、粘土 20-24、明帆5_6、铁矿渣粉1-2、碳化硅4-5、氢氧化铝8-10、玉石粉3-4、蒙脱石1_2、氯化钾2_3、氟化钙4_5 ；制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2_3%的硅烷偶联剂ΚΗ_550、1_2%的纳米碳粉，混合均匀后，在8-15Mpa下压制成坯，然后，在900-950°C下煅烧3_4小时，冷却后，再粉碎成150-250目粉末，即得。

　　[0008] 本发明的有益效果

　　本发明合金钢具有高碳钢大的硬度，同时因其含有铬、钒、Ba多种合金元素，又具有高的耐磨性、耐腐蚀性、强度高、耐冲击的优点；本发明适用于冲击较强烈的场所，用于破碎硬度高、粒度在200-300mm的物品，使用寿命长，更能显现其特性。本发明使用部分废铁作为原料，并经过二次精炼，合理控制铸后热处理温度，分批投放原料，使合金品质更稳定均一，提高综合力学性能。本发明精炼剂用于铸造生产，明显提高成品率，特别是铸件中的气孔度降低1-2度，不会在铸件表面产生气孔，夹杂氧化物也明显降低，氧化夹杂物在2级左右。

　　【具体实施方式】

　　[0009]一种高铬合金钢锤头材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳

　　2.2-2.5、硅 2.1-2.3、锰 0.9-1.3、铬 16.2-17.5、钥 1.0-1.2、镍 0.2-0.4、钒 1.7-1.9、Ta0.05-0.08、Ba0.12-0.16、S ≤ 0.05、P ≤ 0.05、余量为铁。

　　[0010]所述的高铬合金钢锤头材料的生产方法为:

　　(I)、准备生铁与废铁按1:0.6比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；

　　(2 )、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(I)硅、锰、钥；(2 )铬、Ta ; (3 )其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23分钟，投料后搅拌均匀。

　　[0011]所述的铸后热处理是:先由室温以185°C /小时速率升温至505°C，保温65分钟，再以185°C /小时速率升温至725°C，再以165°C /小时速率降温至605°C，再以215°C /小时速率升温至940°C，保温3.5小时；再以175°C /小时速率降温至605°C，再以185°C /小时速率升温至705°C，再以175°C /小时速率降温至505°C，保温55分钟；再以175°C/小时速率降温至225°C，保温2.5小时；再以185°C /小时速率升温至345°C，再以175°C /小时速率降温至225°C，再以185°C /小时速率升温至5401:，保温2.5小时，取出空冷即得。

　　[0012]所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:工具钢粉3.5、粘土 23、明矾

　　5.5、铁矿渣粉1.5、碳化硅4.5、氢氧化铝9、玉石粉3.5、蒙脱石1.5、氯化钾2.5、氟化钙

　　4.5 ;制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成160目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2.5%的硅烷偶联剂KH-550、1.5%的纳米碳粉，混合均匀后，在13Mpa下压制成坯，然后，在920°C下煅烧3.5小时，冷却后，再粉碎成210目粉末，即得。

　　[0013]本发明的高铬合金钢锤头材料的机械性能为:拉伸强度1248MPa，屈服强度969MPa，延伸率13%，断面收缩率22%，冲击吸收功53J，冲击韧性64J/cm2，硬度234HB。

　　【权利要求】

　　1.一种高铬合金钢锤头材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳 2.2-2.5、硅 2.1-2.3、锰 0.9-1.3、铬 16.2-17.5、钥 1.0-1.2、镍 0.2-0.4、钒 1.7-1.9、Ta0.05-0.08、Ba0.12-0.16、S ≤0.05、P ≤0.05、余量为铁。

　　2.根据权利要求1所述的高铬合金钢锤头材料的生产方法，其特征在于: (1)、准备生铁与废铁按1:0.5-1比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等； (2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(I)硅、锰、钥；(2)铬、Ta；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。

　　3.根据权利要求2所述的高铬合金钢锤头材料的生产方法，其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以180-190°C /小时速率升温至500-510°C，保温60-70分钟，再以180-190°C /小时速率升温至720-730°C，再以160_170°C /小时速率降温至600_610°C，再以210-220V /小时速率升温至935-950°C，保温3-4小时；再以170-180°C /小时速率降温至600-610°C，再以180-190°C /小时速率升温至700-710°C，再以170_180°C /小时速率降温至500-510°C，保温50-60分钟；再以170_180°C /小时速率降温至220_230°C，保温2-3小时；再以180-190°C /小时速率升温至340-350°C，再以170_180°C /小时速率降温至220-230°C，再以180-190°C /小时速率升温至535_550°C，保温2_3小时，取出空冷即得。

　　4.根据权利要求2所述的高铬合金钢锤头材料的生产方法，其特征在于:所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉3-4、粘土 20-24、明矾5-6、铁矿渣粉1_2、碳化硅4-5、氧氧化招8_10、玉石粉3_4、蒙脱石1-2、氣化钟2_3、氣化韩4_5 ;制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2-3%的硅烷偶联剂KH-550、1-2%的纳米碳粉，混合均匀后，在8_15Mpa下压制成坯，然后，在900-950°C下煅烧3-4小时，冷却后，再粉碎成150-250目粉末，即得。

　　【文档编号】C22C38/56GK103627975SQ201310555260

　　【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日

　　【发明者】章功国, 王泾文, 段宗银, 李纯金, 陈超, 王淑妍, 张少伍, 王晓芬, 谢勇 申请人:马鞍山市恒毅机械制造有限公司