CN103667870B - 一种双液双金属油淬火锤头及其加工方法 - Google Patents

Abstract

一种双液双金属油淬火锤头及其加工方法，将废钢、生铁、铬铁、锰铁和硅铁作为炉料按照产品锤头部分和锤柄部分中化学成分含量进行配料，分别放入感应电炉熔炼，浇注成型，进行热处理，得到双液双金属油淬火锤头。优点是：工艺简单，配料合理，生产成本低廉；以高铬铸铁材质加入变质剂硼铁、钛铁、钒铁和稀土硅浇注锤头部分，以低碳合金钢材质加入变质剂镧铈稀土、硅铁粒、稀土镁和硼铁浇注锤柄部分，只需一次热处理，就可以达到锤头部分的硬度和耐磨要求以及锤柄部分的强度、韧性和耐磨要求。

Description

一种双液双金属油淬火锤头及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种双液双金属油淬火锤头及其加工方法。

背景技术

双液双金属锤式锤头，以优良的使用性能被广泛应用在锤式破碎机上。它可以满足在使用中锤柄部分不断承受交变弯曲应力和冲击力，具有足够的强度和韧性，锤头部分直接和被破碎材料进行接触，具有高的硬度和耐磨性。

目前，双液双金属锤式锤头主要有两种类型，一种是锤头部分材质为高铬铸铁，锤柄部分材质为碳钢；另一种是锤头部分材质为高铬铸铁，锤柄部分材质为高锰钢。这两种类型的双液双金属锤式锤头在铸造工艺上都存在用相同热处理工艺，无法满足两种材质双金属锤头所要达到的相应性能要求。而这两种材质不同的双金属锤头在制作时，如果用两种热处理工艺，制作难度非常大，而且成本也就特别高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供工艺简单，成本低廉，经一次热处理可达到锤头部分的硬度和耐磨要求以及锤柄部分的强度、韧性和耐磨要求的双液双金属油淬火锤头及其加工方法。

本发明的技术解决方案是：

一种双液双金属油淬火锤头，具有锤头部分和设置在锤头部分上的锤柄部分，其特殊之处在于：

锤头部分的化学成分以重量百分比计为：

碳3.0%～3.3%；

硅0.4%～1.0%；

锰0.8%～1.0%；

铬21.0%～23.0%；

钼0.3%～0.5%；

硼铁0.5%～0.8%；

钛铁1.0%～1.5%；

钒铁0.5%～0.8%；

稀土硅1.0%～1.5%；

硫≤0.035%；

磷≤0.035%；

铁余量；

锤柄部分的化学成分以重量百分比计为：

碳0.35%～0.45%；

铬1.5%～2.0%；

锰0.8%～1.0%；

硅1.5%～1.8%；

铈0.05%～0.08%；

镧铈稀土2.0%～3.0%；

硅铁粒1.5%～2.0%；

稀土镁1.5%～2.0%；

硼铁0.3%～0.5%；

硫≤0.035%；

磷≤0.035%；

铁余量。

一种双液双金属油淬火锤头的加工方法，其具体步骤如下：

1、锤头部分材料的熔炼

1.1、以重量百分比计，将废钢、生铁、铬铁、锰铁和硅铁作为炉料按照产品锤头部分中碳含量为3.0%～3.3%、硅含量为0.4%～1.0%、锰含量为0.8%～1.0%、铬含量为21.0%～23.0%、钼含量为0.3%～0.5%、硫含量≤0.035%、磷含量≤0.035%、其余为铁进行配料；

1.2、将废钢、生铁、铬铁、锰铁和硅铁放入感应电炉熔化后，在450W～500W的功率下进行升温，钢液温度达到1520℃～1530℃，感应电炉内90%炉料熔化后，进行钢液分析，根据分析结果，将钢液调整至合格钢液的要求，进行脱氧，钢液温度达到1530℃～1550℃倒入钢包中出钢；

1.3、以重量百分比计，将硼铁、钛铁、钒铁和稀土硅作为变质剂按照产品锤头部分中硼铁含量为0.5%～0.8%、钛铁含量为1.0%～1.5%、钒铁含量为0.5%～0.8%、稀土硅含量为1.0%～1.5%进行配料加入钢包中，并加入还原剂铝，步骤1.2中钢液倒入钢包后，所述铝的加入量占钢包中钢液质量的0.8%～1.2%，得到锤头部分材料的钢液，加覆盖剂进行保温；

2、锤柄部分材料的熔炼

2.1、以重量百分比计，将废钢、铬铁、锰铁和硅铁作为炉料按照产品锤柄部分中碳含量为0.35%～0.45%、铬含量为1.5%～2.0%、锰含量为0.8%～1.0%、硅含量为1.5%～1.8%、铈含量为0.05%～0.08%、硫含量≤0.035%、磷含量≤0.035%、其余为铁进行配料；

2.2、将废钢、铬铁、锰铁和硅铁放入感应电炉熔化后，在450W～500W的功率下进行升温，钢液温度达到1520℃～1530℃，感应电炉内90%炉料熔化后，进行钢液分析，根据分析结果，将钢液调整至合格钢液的要求，进行脱氧，钢液温度达到1580℃～1600℃倒入钢包中出钢；

2.3、以重量百分比计，将镧铈稀土、硅铁粒、稀土镁和硼铁作为变质剂按照产品锤柄部分中镧铈稀土含量为2.0%～3.0%、硅铁粒含量为1.5%～2.0%、稀土镁含量为1.5%～2.0%、硼铁含量为0.3%～0.5%进行配料加入钢包中，并加入还原剂铝，步骤2.2中钢液倒入钢包后，所述铝的加入量占钢包中钢液质量的0.8%～1.2%，得到锤柄部分材料的钢液，加覆盖剂进行保温；

3、浇注成型

锤头部分材料的钢液温度降至1400℃～1430℃倒入模具中先浇注锤头，然后将温度降至1450℃～1480℃的锤柄部分材料的钢液浇注锤柄，得到双液双金属锤头；

4、双液双金属锤头的热处理

将双液双金属锤头在电加热炉中升温至400℃保温1.5h，然后100℃/h的升温速度升温至950℃，保温3h后淬入N32机械油中，淬火冷却后，再加热至250℃保温4h，然后进行空冷，得到双液双金属油淬火锤头。

本发明的有益效果：

工艺简单，配料合理，锤头部分的钼从1.5%减少到0.5%以下，降低了生产成本；以高铬铸铁材质加入变质剂硼铁、钛铁、钒铁和稀土硅浇注锤头部分，以低碳合金钢材质加入变质剂镧铈稀土、硅铁粒、稀土镁和硼铁浇注锤柄部分，只需一次热处理，就可以达到锤头部分的硬度和耐磨要求以及锤柄部分的强度、韧性和耐磨要求，经检测，锤头部分的硬度为HRC60～65，冲击韧性为4J/cm2～5J/cm2；锤柄部分的硬度为HRC50-55，冲击韧性ak≥20J/cm2，抗拉强度ob≥1300N/mm2，其使用耐磨性比原来提高3倍～5倍。

具体实施方式

实施例1

锤头部分使用高铬铸铁材质加入变质剂，高铬铸铁化学成分以重量百分比计如表1所示：

表1

变质剂为0.8wt%的硼铁、1.0wt%钛铁、0.8wt%钒铁、1.0wt%稀土硅，余量为铁。

锤柄部分使用低碳合金钢加入变质剂，低碳合金钢化学成分以重量百分比计如表2所示：

表2

变质剂为3.0wt%的镧铈稀土、1.5wt%的硅铁粒、2.0wt%的稀土镁、0.3wt%的硼铁，余量铁。

1、锤头部分材料的熔炼

1.1、以重量百分比计，将废钢、生铁、铬铁、锰铁和硅铁作为炉料按照产品锤头部分中碳含量为3.0%、硅含量为1.0%、锰含量为0.8%、铬含量为23%、钼含量为0.3%、硫含量≤0.035%、磷含量≤0.035%、其余为铁进行配料；

1.2、将废钢、生铁、铬铁、锰铁和硅铁放入1吨的中性炉衬中频感应电炉中熔化后，在450W的功率下进行升温，钢液温度达到1520℃，感应电炉内90%炉料熔化后，进行钢液分析，根据分析结果，将钢液调整至合格钢液的要求，进行脱氧，钢液温度达到1530℃倒入钢包中出钢；

1.3、以重量百分比计，将硼铁、钛铁、钒铁和稀土硅作为变质剂按照产品锤头部分中硼铁含量为0.8%、钛铁含量为1.0%、钒铁含量为0.8%、稀土硅含量为1.0%进行配料加入钢包中，并加入还原剂铝，步骤1.2中钢液倒入钢包后，所述铝的加入量占钢包中钢液质量的0.8%，得到锤头部分材料的钢液，加覆盖剂进行保温；

2、锤柄部分材料的熔炼

2.1、以重量百分比计，将废钢、铬铁、锰铁和硅铁作为炉料按照产品锤柄部分中碳含量为0.35%、铬含量为2.0%、锰含量为0.8%、硅含量为1.8%、铈含量为0.05%、硫含量≤0.035%、磷含量≤0.035%、其余为铁进行配料；

2.2、将废钢、铬铁、锰铁和硅铁放入半吨的中性炉衬中频感应电炉中熔化后，在450W的功率下进行升温，钢液温度达到1520℃，感应电炉内90%炉料熔化后，进行钢液分析，根据分析结果，将钢液调整至合格钢液的要求，进行脱氧，钢液温度达到1580℃倒入钢包中出钢；

2.3、以重量百分比计，将镧铈稀土、硅铁粒、稀土镁和硼铁作为变质剂按照产品锤柄部分中镧铈稀土含量为3.0%、硅铁粒含量为1.5%、稀土镁含量为2.0%、硼铁含量为0.3%进行配料加入钢包中，并加入还原剂铝，步骤2.2中钢液倒入钢包后，所述铝的加入量占钢包中钢液质量的0.8%，得到锤柄部分材料的钢液，加覆盖剂进行保温；

3、浇注成型

锤头部分材料的钢液温度降至1400℃倒入模具中先浇注锤头，然后将温度降至1450℃的锤柄部分材料的钢液浇注锤柄，得到双液双金属锤头；

4、双液双金属锤头的热处理

将双液双金属锤头在电加热炉中升温至400℃保温1.5h，然后100℃/h的升温速度升温至950℃，保温3h后淬入N32机械油中，淬火冷却后，再加热至250℃保温4h，然后进行空冷，得到双液双金属油淬火锤头，力学性能如表7所示。

实施例2

锤头部分使用高铬铸铁材质加入变质剂，高铬铸铁化学成分以重量百分比计如表3所示：

表3

变质剂为0.5wt%的硼铁、1.5wt%钛铁、0.5wt%钒铁、1.5wt%稀土硅，余量为铁。

锤柄部分使用低碳合金钢加入变质剂，低碳合金钢化学成分以重量百分比计如表4所示：

表4

变质剂为2.0wt%的镧铈稀土、2.0wt%的硅铁粒、1.5wt%的稀土镁、0.5wt%的硼铁，余量铁。

1、锤头部分材料的熔炼

1.1、以重量百分比计，将废钢、生铁、铬铁、锰铁和硅铁作为炉料按照产品锤头部分中碳含量为3.3%、硅含量为0.4%、锰含量为1.0%、铬含量为21%、钼含量为0.5%、硫含量≤0.035%、磷含量≤0.035%、其余为铁进行配料；

1.2、将废钢、生铁、铬铁、锰铁和硅铁放入1吨的中性炉衬中频感应电炉中熔化后，在500W的功率下进行升温，钢液温度达到1530℃，感应电炉内90%炉料熔化后，进行钢液分析，根据分析结果，将钢液调整至合格钢液的要求，进行脱氧，钢液温度达到1550℃倒入钢包中出钢；

1.3、以重量百分比计，将硼铁、钛铁、钒铁和稀土硅作为变质剂按照产品锤头部分中硼铁含量为0.5%、钛铁含量为1.5%、钒铁含量为0.5%、稀土硅含量为1.5%进行配料加入钢包中，并加入还原剂铝，步骤1.2中钢液倒入钢包后，所述铝的加入量占钢包中钢液质量的1.2%，得到锤头部分材料的钢液，加覆盖剂进行保温；

2、锤柄部分材料的熔炼

2.1、以重量百分比计，将废钢、铬铁、锰铁和硅铁作为炉料按照产品锤柄部分中碳含量为0.45%、铬含量为1.5%、锰含量为1.0%、硅含量为1.5%、铈含量为0.08%、硫含量≤0.035%、磷含量≤0.035%、其余为铁进行配料；

2.2、将废钢、铬铁、锰铁和硅铁放入半吨的中性炉衬中频感应电炉中熔化后，在500W的功率下进行升温，钢液温度达到1530℃，感应电炉内90%炉料熔化后，进行钢液分析，根据分析结果，将钢液调整至合格钢液的要求，进行脱氧，钢液温度达到1600℃倒入钢包中出钢；

2.3、以重量百分比计，将镧铈稀土、硅铁粒、稀土镁和硼铁作为变质剂按照产品锤柄部分中镧铈稀土含量为2.0%、硅铁粒含量为2.0%、稀土镁含量为1.5%、硼铁含量为0.5%进行配料加入钢包中，并加入还原剂铝，步骤2.2中钢液倒入钢包后，所述铝的加入量占钢包中钢液质量的1.2%，得到锤柄部分材料的钢液，加覆盖剂进行保温；

3、浇注成型

锤头部分材料的钢液温度降至1430℃倒入模具中先浇注锤头，然后将温度降至1480℃的锤柄部分材料的钢液浇注锤柄，得到双液双金属锤头；

4、双液双金属锤头的热处理

将双液双金属锤头在电加热炉中升温至400℃保温1.5h，然后100℃/h的升温速度升温至950℃，保温3h后淬入N32机械油中，淬火冷却后，再加热至250℃保温4h，然后进行空冷，得到双液双金属油淬火锤头，力学性能如表7所示。

实施例3

锤头部分使用高铬铸铁材质加入变质剂，高铬铸铁化学成分以重量百分比计如表5所示：

表5

元素

C

Si

Mn

Cr

Mo

P

S

wt%

3.1

0.6

0.9

22

0.4

≤0.035

≤0.035

变质剂为0.6wt%的硼铁、1.2wt%钛铁、0.6wt%钒铁、1.2wt%稀土硅，余量为铁。

锤柄部分使用低碳合金钢加入变质剂，低碳合金钢化学成分以重量百分比计如表6所示：

表6

元素

C

Cr

Mn

Si

Ce

P

S

wt%

0.4

1.8

0.9

1.6

0.06

≤0.035

≤0.035

变质剂为2.5wt%的镧铈稀土、1.8wt%的硅铁粒、1.8wt%的稀土镁、0.4wt%的硼铁，余量铁。

1、锤头部分材料的熔炼

1.1、以重量百分比计，将废钢、生铁、铬铁、锰铁和硅铁作为炉料按照产品锤头部分中碳含量为3.1%、硅含量为0.6%、锰含量为0.9%、铬含量为22%、钼含量为0.4%、硫含量≤0.035%、磷含量≤0.035%、其余为铁进行配料；

1.2、将废钢、生铁、铬铁、锰铁和硅铁放入1吨的中性炉衬中频感应电炉中熔化后，在480W的功率下进行升温，钢液温度达到1525℃，感应电炉内90%炉料熔化后，进行钢液分析，根据分析结果，将钢液调整至合格钢液的要求，进行脱氧，钢液温度达到1540℃倒入钢包中出钢；

1.3、以重量百分比计，将硼铁、钛铁、钒铁和稀土硅作为变质剂按照产品锤头部分中硼铁含量为0.6%、钛铁含量为1.2%、钒铁含量为0.6%、稀土硅含量为1.2%进行配料加入钢包中，并加入还原剂铝，步骤1.2中钢液倒入钢包后，所述铝的加入量占钢包中钢液质量的1.0%，得到锤头部分材料的钢液，加覆盖剂进行保温；

2、锤柄部分材料的熔炼

2.1、以重量百分比计，将废钢、铬铁、锰铁和硅铁作为炉料按照产品锤柄部分中碳含量为0.4%、铬含量为1.8%、锰含量为0.9%、硅含量为1.6%、铈含量为0.06%、硫含量≤0.035%、磷含量≤0.035%、其余为铁进行配料；

2.2、将废钢、铬铁、锰铁和硅铁放入半吨的中性炉衬中频感应电炉中熔化后，在480W的功率下进行升温，钢液温度达到1525℃，感应电炉内90%炉料熔化后，进行钢液分析，根据分析结果，将钢液调整至合格钢液的要求，进行脱氧，钢液温度达到1590℃倒入钢包中出钢；

2.3、以重量百分比计，将镧铈稀土、硅铁粒、稀土镁和硼铁作为变质剂按照产品锤柄部分中镧铈稀土含量为2.5%、硅铁粒含量为1.8%、稀土镁含量为1.8%、硼铁含量为0.4%进行配料加入钢包中，并加入还原剂铝，步骤2.2中钢液倒入钢包后，所述铝的加入量占钢包中钢液质量的1.0%，得到锤柄部分材料的钢液，加覆盖剂进行保温；

3、浇注成型

锤头部分材料的钢液温度降至1410℃倒入模具中先浇注锤头，然后将温度降至1460℃的锤柄部分材料的钢液浇注锤柄，得到双液双金属锤头；

4、双液双金属锤头的热处理

将双液双金属锤头在电加热炉中升温至400℃保温1.5h，然后100℃/h的升温速度升温至950℃，保温3h后淬入N32机械油中，淬火冷却后，再加热至250℃保温4h，然后进行空冷，得到双液双金属油淬火锤头，力学性能如表7所示。

表7双液双金属油淬火锤头的力学性能表

将本发明实施例1～实施例3加工的双液双金属油淬火锤头在多种型号的锤式破碎机上实际使用耐磨性比原来提高3倍～5倍。

Claims (1)

1.一种双液双金属油淬火锤头的加工方法，其特征是：

具体步骤如下：

1）、锤头部分材料的熔炼

1.1、以重量百分比计，将废钢、生铁、铬铁、锰铁和硅铁作为炉料按照产品锤头部分中碳含量为3.0%～3.3%、硅含量为0.4%～1.0%、锰含量为0.8%～1.0%、铬含量为21.0%～23.0%、钼含量为0.3%～0.5%、硫含量≤0.035%、磷含量≤0.035%、其余为铁进行配料；

1.2、将废钢、生铁、铬铁、锰铁和硅铁放入感应电炉熔化后，在450W～500W的功率下进行升温，钢液温度达到1520℃～1530℃，感应电炉内90%炉料熔化后，进行钢液分析，根据分析结果，将钢液调整至合格钢液的要求，进行脱氧，钢液温度达到1530℃～1550℃倒入钢包中出钢；

1.3、以重量百分比计，将硼铁、钛铁、钒铁和稀土硅作为变质剂按照产品锤头部分中硼铁含量为0.5%～0.8%、钛铁含量为1.0%～1.5%、钒铁含量为0.5%～0.8%、稀土硅含量为1.0%～1.5%进行配料加入钢包中，并加入还原剂铝，步骤1.2中钢液倒入钢包后，所述铝的加入量占钢包中钢液质量的0.8%～1.2%，得到锤头部分材料的钢液，加覆盖剂进行保温；

2）、锤柄部分材料的熔炼

2.1、以重量百分比计，将废钢、生铁、铬铁、锰铁和硅铁作为炉料按照产品锤柄部分中碳含量为0.35%～0.45%、铬含量为1.5%～2.0%、锰含量为0.8%～1.0%、硅含量为1.5%～1.8%、铈含量为0.05%～0.08%、硫含量≤0.035%、磷含量≤0.035%、其余为铁进行配料；

2.2、将废钢、生铁、铬铁、锰铁和硅铁放入感应电炉熔化后，在450W～500W的功率下进行升温，钢液温度达到1520℃～1530℃，感应电炉内90%炉料熔化后，进行钢液分析，根据分析结果，将钢液调整至合格钢液的要求，进行脱氧，钢液温度达到1580℃～1600℃倒入钢包中出钢；

2.3、以重量百分比计，将镧铈稀土、硅铁粒、稀土镁和硼铁作为变质剂按照产品锤柄部分中镧铈稀土含量为2.0%～3.0%、硅铁粒含量为1.5%～2.0%、稀土镁含量为1.5%～2.0%、硼铁含量为0.3%～0.5%进行配料加入钢包中，并加入还原剂铝，步骤2.2中钢液倒入钢包后，所述铝的加入量占钢包中钢液质量的0.8%～1.2%，得到锤柄部分材料的钢液，加覆盖剂进行保温；

3）、浇注成型

锤头部分材料的钢液温度降至1400℃～1430℃倒入模具中先浇注锤头，然后将温度降至1450℃～1480℃的锤柄部分材料的钢液浇注锤柄，得到双液双金属锤头；

4）、双液双金属锤头的热处理

将双液双金属锤头在电加热炉中升温至400℃保温1.5h，然后100℃/h的升温速度升温至950℃，保温3h后淬入N32机械油中，淬火冷却后，再加热至250℃保温4h，然后进行空冷，得到双液双金属油淬火锤头。