CN103627992A - 一种耐磨中锰钢锤头材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐磨中锰钢锤头材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳0.2-0.4、硅0.2-0.4、锰5.7-6.3、铜0.2-0.5、钛2.6-2.8、Sc0.04-0.06、Nd0.07-0.10、Nb0.08-0.10、S≤0.05、P≤0.05、余量为铁。本发明是采用中锰钢作为材质,具有较好的韧性;同时,又因其含有Sc、Nd、Nb等多种合金元素,使合金具有高的硬度和耐磨性;同时因为使用铜,较耐腐蚀。本发明适用于入料粒度小于200mm的破碎机,使用寿命比高猛钢长1-2倍。本发明精炼剂用于铸造生产,明显提高成品率。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨金属材料领域,尤其涉及一种耐磨中锰钢锤头材料及其制备方法。
背景技术
锤头材料的种类很多,最常用的是高锰钢,最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最理想的效果,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
本发明的目的在于提供一种耐磨中锰钢锤头材料及其制备方法,该合金材料具有硬度较高,耐磨性好、韧性好的优点。
本发明的技术方案如下:
一种耐磨中锰钢锤头材料,其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳0.2-0.4、硅0.2-0.4、锰5.7-6.3、铜0.2-0.5、钛2.6-2.8、Sc0.04-0.06、Nd0.07-0.10、Nb0.08-0.10、S≤0.05、P≤0.05、余量为铁。
所述的耐磨中锰钢锤头材料的生产方法,其特征在于:
(1)、准备生铁与废铁按1:0.5-1.5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:(1)硅、钛、Nb;(2)锰、Nb;(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。
所述的铸后热处理是:先由室温以180-190℃/小时速率升温至500-510℃,保温60-70分钟,再以180-190℃/小时速率升温至700-710℃,再以160-170℃/小时速率降温至600-610℃,再以210-220℃/小时速率升温至940-950℃,保温3-4小时;再以160-170℃/小时速率降温至600-610℃,再以180-190℃/小时速率升温至700-710℃,再以160-170℃/小时速率降温至500-510℃,保温50-60分钟;再以160-170℃/小时速率降温至220-230℃,保温2-3小时;再以180-190℃/小时速率升温至340-350℃,再以160-170℃/小时速率降温至220-230℃,再以180-190℃/小时速率升温至540-550℃,保温2-3小时,取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份的原料制成:工具钢粉30-40、硫酸钠2-3、硫酸铝钾1-2、二氧化硅3-4、BaCO3 2-3、蛭石粉1-2、偏硅酸钠1-2、沉淀法白炭黑3-4、玉石粉3-4、蒙脱石1-2;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℃下煅烧3-4小时,冷却后,再粉碎成150-250目粉末,即得。
本发明的有益效果
本发明是采用中锰钢作为材质,具有较好的韧性;同时,又因其含有Sc、Nd、Nb等多种合金元素,使合金具有高的硬度和耐磨性;同时因为使用铜,较耐腐蚀。本发明适用于入料粒度小于200mm的破碎机,使用寿命比高猛钢长1-2倍。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
一种耐磨中锰钢锤头材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳0.2-0.4、硅0.2-0.4、锰5.7-6.3、铜0.2-0.5、钛2.6-2.8、Sc0.04-0.06、Nd0.07-0.10、Nb0.08-0.10、S≤0.05、P≤0.05、余量为铁。
所述的耐磨中锰钢锤头材料的生产方法如下:
(1)、准备生铁与废铁按1:1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:(1)硅、钛、Nb;(2)锰、Nb;(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。
所述的铸后热处理是:先由室温以185℃/小时速率升温至505℃,保温65分钟,再以185℃/小时速率升温至705℃,再以165℃/小时速率降温至605℃,再以215℃/小时速率升温至945℃,保温3.5小时;再以165℃/小时速率降温至605℃,再以185℃/小时速率升温至705℃,再以165℃/小时速率降温至505℃,保温55分钟;再以165℃/小时速率降温至225℃,保温2.5小时;再以185℃/小时速率升温至345℃,再以165℃/小时速率降温至225℃,再以185℃/小时速率升温至545℃,保温2.5小时,取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:工具钢粉35、硫酸钠2.5、硫酸铝钾1.5、二氧化硅3.5、BaCO3 2.5、蛭石粉1.5、偏硅酸钠1.5、沉淀法白炭黑3.5、玉石粉3.5、蒙脱石1.5;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%的硅烷偶联剂KH-550、2%的纳米碳粉,混合均匀后,在12Mpa下压制成坯,然后,在930℃下煅烧3.5小时,冷却后,再粉碎成180目粉末,即得。
本发明的耐磨中锰钢锤头材料的机械性能为:拉伸强度978MPa,屈服强度918MPa,延伸率14%,断面收缩率29%,冲击吸收功52J,冲击韧性60J/cm2,硬度280HB。
Claims (4)
1.一种耐磨中锰钢锤头材料,其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:碳0.2-0.4、硅0.2-0.4、锰5.7-6.3、铜0.2-0.5、钛2.6-2.8、Sc0.04-0.06、Nd0.07-0.10、Nb0.08-0.10、S≤0.05、P≤0.05、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的耐磨中锰钢锤头材料的生产方法,其特征在于:
(1)、准备生铁与废铁按1:0.5-1.5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:(1)硅、钛、Nb;(2)锰、Nb;(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所述的耐磨中锰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℃/小时速率升温至500-510℃,保温60-70分钟,再以180-190℃/小时速率升温至700-710℃,再以160-170℃/小时速率降温至600-610℃,再以210-220℃/小时速率升温至940-950℃,保温3-4小时;再以160-170℃/小时速率降温至600-610℃,再以180-190℃/小时速率升温至700-710℃,再以160-170℃/小时速率降温至500-510℃,保温50-60分钟;再以160-170℃/小时速率降温至220-230℃,保温2-3小时;再以180-190℃/小时速率升温至340-350℃,再以160-170℃/小时速率降温至220-230℃,再以180-190℃/小时速率升温至540-550℃,保温2-3小时,取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的耐磨中锰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30-40、硫酸钠2-3、硫酸铝钾1-2、二氧化硅3-4、BaCO3 2-3、蛭石粉1-2、偏硅酸钠1-2、沉淀法白炭黑3-4、玉石粉3-4、蒙脱石1-2;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℃下煅烧3-4小时,冷却后,再粉碎成150-250目粉末,即得。
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