一種高原始硬度破碎機錘用合金鋼材料及其制備方法
【專利摘要】一種高原始硬度破碎機錘用合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：碳1.2-1.5、硅0.7-1.1、錳3.2-3.5、鉻2.6-2.8、釩1.7-1.9、鉬2.4-2.6、Bi0.3-0.5、Gd0.08-0.12、Tb0.02-0.05、S≤0.05、P≤0.05、余量為鐵。本發(fā)明是采用高碳鋼作為材質，同時又因其含有Gd、Tb、鉬、Bi等多種合金元素，具有高的原始硬度和耐磨性、且韌性好，不易斷裂，耐腐蝕；本發(fā)明適用于非強烈沖擊的工作條件，其使用壽命與傳統(tǒng)的高錳鋼相比能提高2-3倍。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，不會在鑄件表面產(chǎn)生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低。
【專利說明】一種高原始硬度破碎機錘用合金鋼材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及耐磨金屬材料領域，尤其涉及一種高原始硬度破碎機錘用合金鋼材料及其制備方法。
【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(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)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(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。各種材料均不能達到最理想的效果，因此尋求合理的材料，開發(fā)簡單實用的工藝，在保證使用要求的前提下節(jié)省資源和能源，已成為耐磨材料領域的熱點和難點。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高原始硬度破碎機錘用合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有原始硬度高，耐磨性好、韌性好的優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明的技術方案如下:
一種高原始硬度破碎機錘用合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 1.2-1.5、硅 0.7-1.1、錳 3.2-3.5、鉻 2.6-2.8、釩 1.7-1.9、鑰 2.4-2.6、Bi0.3-0.5、Gd0.08-0.12、Tb0.02-0.05、S ≤0.05、P ≤0.05、余量為鐵。
[0005]所述的高原始硬度破碎機錘用合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(I)、準備生鐵與廢鐵按1:1-2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(diào)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(nèi)投入合金元素的批次順序為:(I)硅、釩、鉻；(2 )錳、B1、Gd ;(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為20-23分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200-210°C /小時速率升溫至500-510°C，保溫40-50分鐘，再以200-210°C /小時速率升溫至700_710°C，保溫40-50分鐘，再以200-210°C /小時速率升溫至930-940°C，保溫3-4小時；再以160_170°C /小時速率降溫至700-7100C，保溫40-50分鐘，再以160_170°C /小時速率降溫至460_480°C，保溫40-50分鐘；再以160-170°C /小時速率降溫至220-230°C，保溫2-3小時；再以180_190°C /小時速率升溫至340-350°C，再以160-170°C /小時速率降溫至220-230°C，再以180_190°C /小時速率升溫至540-550°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 12-15、納米二氧化欽3-4、二氧化娃2-3、BaC034-5、納米二氧化娃1_2、氧氧化招8-10、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、氟硅酸鈉2-3 ;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，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，同時又因其含有Gd、Tb、鑰、Bi等多種合金元素，具有高的原始硬度和耐磨性、且韌性好，不易斷裂，耐腐蝕；本發(fā)明適用于非強烈沖擊的工作條件，其使用壽命與傳統(tǒng)的高錳鋼相比能提高2-3倍。本發(fā)明使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)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(wěn)定均一，提高綜合力學性能。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級左右。
【具體實施方式】
[0009]一種高原始硬度破碎機錘用合金鋼材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 1.2-1.5、硅 0.7-1.1、錳 3.2-3.5、鉻 2.6-2.8、釩 1.7-1.9、鑰 2.4-2.6、Bi0.3-0.5、Gd0.08-0.12、Tb0.02-0.05、S ≤ 0.05、P ≤ 0.05、余量為鐵。
[0010]所述的高原始硬度破碎機錘用合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(I)、準備生鐵與廢鐵按1:1.5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(diào)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(nèi)投入合金元素的批次順序為:(I)硅、釩、鉻；(2 )錳、B1、Gd ;
(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為22分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以205°C /小時速率升溫至505°C，保溫45分鐘，再以205°C /小時速率升溫至705°C，保溫45分鐘，再以205°C /小時速率升溫至935°C，保溫3.5小時；再以165°C /小時速率降溫至705°C，保溫45分鐘，再以165°C /小時速率降溫至470°C，保溫45分鐘；再以165°C /小時速率降溫至225°C，保溫2.5小時；再以185°C /小時速率升溫至345°C，再以165°C /小時速率降溫至225°C，再以185°C /小時速率升溫至545°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 13、納米二氧化鈦3.5、二氧化硅2.5、BaC034.5、納米二氧化硅1.5、氫氧化鋁9、玉石粉3.5、蒙脫石
1.5、氟硅酸鈉2.5 ;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170目粉末；將所得粉末加入相當于粉末重量2.5%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、2%的納米碳粉，混合均勻后，在IlMpa下壓制成坯，然后，在940°C下煅燒3.4小時，冷卻后，再粉碎成200目粉末，即得。
[0013]本發(fā)明的高原始硬度破碎機錘用合金鋼材料的機械性能為:拉伸強度1198MPa，屈服強度894MPa，延伸率13.7%，斷面收縮率33%，沖擊吸收功53J，沖擊韌性65J/cm2，硬度 290HB。
【權利要求】
1.一種高原始硬度破碎機錘用合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:碳 1.2-1.5、硅 0.7-1.1、錳 3.2-3.5、鉻 2.6-2.8、釩 1.7-1.9、鑰 2.4-2.6、Bi0.3-0.5、Gd0.08-0.12、Tb0.02-0.05、S ≤ 0.05、P ≤ 0.05、余量為鐵。
2.根據(jù)權利要求1所述的高原始硬度破碎機錘用合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (1)、準備生鐵與廢鐵按1:1-2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(diào)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(nèi)投入合金元素的批次順序為:(1)硅、釩、鉻；(2 )錳、B1、Gd ;(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為20-23分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權利要求2所述的高原始硬度破碎機錘用合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以200-210°C/小時速率升溫至500-510°C，保溫40-50分鐘，再以200-210。C /小時速率升溫至700-710。C，保溫40-50分鐘，再以200-21 0。C /小時速率升溫至930-940°C，保溫3-4小時；再以160_170°C /小時速率降溫至700-710°C，保溫40-50分鐘，再以160-170°C /小時速率降溫至460_480°C，保溫40-50分鐘；再以160-170°C /小時速率降溫至220-230°C，保溫2-3小時；再以180_190°C /小時速率升溫至340-350°C，再以160-170°C /小時速率降溫至220_230°C，再以180_190°C /小時速率升溫至540-550°C，保溫2-3小時，取出空冷即得。
4.根據(jù)權利要求2所述的高原始硬度破碎機錘用合金鋼材料的生產(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3-4、粘土 12-15、納米二氧化鈦3-4、二氧化硅2-3、BaC034-5、納米二氧化硅1_2、氫氧化鋁8_10、玉石粉3_4、蒙脫石1_2、氟硅酸鈉2-3 ;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下壓制成還,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】C22C38/60GK103627964SQ201310555075
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權日:2013年11月11日
【發(fā)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