CN103981465A - 一种高锰钢锤头及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高锰钢锤头及其制备方法，属于耐磨材料技术领域，各组分及其重量百分比为：C：0.2～2.0％，Si：1.1～1.6％，Mn：10～17％，P：≤0.04％，S：≤0.05％，Ni：0.01～0.09％，Mo：0.1～0.6％，Cr：2～8％；余量为Fe。本发明相比现有技术中的高锰钢锤头，硬度高，Hb≥250，冲击韧性≥130J/cm²，使用寿命6—8月；Ni、Mo含量较低，成本大大降低，性价比高。

Description

一种高锰钢锤头及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐磨材料技术领域，具体涉及一种高锰钢锤头及其制备方法。

背景技术

改革开放30多年来，我国广大科技工作者与生产实践相结合，针对我国设备磨损的具体工况条件和国内资源情况，研制出多种新型耐磨材料。大体分为改性高锰钢、中锰钢、超高锰钢系列；高、中、低碳耐磨合金钢系列；铬系抗磨白口铸铁系列；锰系、硼系抗磨白口铸铁及马氏体、贝氏体抗磨球墨铸铁；不同方法生产的双金属复合耐磨材料；表面技术处理的耐磨材料等等。同时在耐磨材料生产工艺设备上先后从日本、德国、南斯拉夫、比利时等国引进数条机械化自动化生产线。如铸造磨球砂型迪莎自动化生产线；机械化金属型铸球生产线；VRH法衬板生产线等。在吸收引进基础上发展结合国情的新型工艺设备，如消失膜IEPCl铸造工艺设备，金属覆膜砂工艺设备，挤压造型工艺设备，离心铸造工艺设备等新技术新设备。

耐磨材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业具有十分重要的作用。

耐磨材料是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，耐磨材料约占85％。随着信息社会的到来，特种耐磨材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。

锤头是破碎机核心零部件之一，排列在破碎机转子的锤轴上，锤头在破碎机高速运转时直接打击物料，最终破碎成合适的物料粒度。

国内目前的状况是：破碎机及其易损件—锤头，大部分进口英国MMD公司产品，MMD系列锤头的使用寿命一般在2-3个月。迄今为止，国产化进程一直不够理想，国产锤头的使用寿命水平通常只能达到进口产品的1/3～1/2。

在中国专利申请号：201010548434中公开了一种高铬复合锤头，包括锤体和锤柄，锤体的合金组分重量比为：C：1.00～1.50％，Si：1.0～1.5％，Mn：1.2～1.7％，P：0.047％，S：0.015％，Ni：0.99％，Cv：20.0～23.0％，Mo：1.20～1.60％，Cn：0.65％，V＝0.45，其余为Cr及不可避免的杂质，各组分之和为百分之百。该技术方案中含有较多的Ni、Mo，成本较高,韧性不够，使用寿命短。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种高锰钢锤头及其制备方法，该技术方案硬度高，耐磨性好，寿命长，成本低。

为了解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种高锰钢锤头，各组分及其重量百分比为：C：0.2～2.0％，Si：1.1～1.6％，Mn：10～17％，P：≤0.04％，S：≤0.05％，Ni：0.01～0.09％，Mo：0.1～0.6％，Cr：2～8％；余量为Fe。

优选的，各组分及其重量百分比为：C：0.6～2.0％，Si：1.2～1.5％，Mn：12～16％，P：≤0.04％，S：≤0.05％，Ni：0.03～0.07％，Mo：0.2～0.6％，Cr：2～8％；余量为Fe。

优选的，各组分及其重量百分比为：C：1.2％，Si：1.4％，Mn：13％，P：0.02％，S：0.03％，Ni：0.04％，Mo：0.3％，Cr：4％；余量为Fe。

优选的，各组分及其重量百分比为：C：1.4％，Si：1.2％，Mn：15％，P：0.01％，S：0.01％，Ni：0.06％，Mo：0.3％，Cr：6％；余量为Fe。

高锰钢锤头的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备砂型、烘干；

(2)原料熔炼，温度为1440—1560摄氏度；

(3)浇注成型；

(4)热处理，先在1020—1100摄氏度加热3—4小时，冷却至室温后，再在260—320摄氏度加热2—3小时；

(5)出炉、空冷。

本技术方案中的C与Fe、Cr、Mn形成稳定的化合物，并通过淬火处理提高其硬度和耐磨性；C与其他元素产生协同作用，提高的本技术方案中锤头的综合性能。

Mn在锤头中是强化元素，提高其耐磨性。

Mo能够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使锤头的强度和硬度增加，形变硬化性能增强，从而改善抗磨能力。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明相比现有技术中的高锰钢锤头，硬度高，Hb≥250，冲击韧性≥130J/cm²，使用寿命6—8月；Ni、Mo含量较低，成本大大降低，性价比高。

具体实施方式

下面对本发明做进一步说明：

实施例1：

一种高锰钢锤头，各组分及其重量百分比为：C：1.2％，Si：1.4％，Mn：13％，P：0.02％，S：0.03％，Ni：0.04％，Mo：0.3％，Cr：4％；余量为Fe。

高锰钢锤头的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备砂型、烘干；

(2)原料熔炼，温度为1500摄氏度；

(3)浇注成型；

(4)热处理，先在1060摄氏度加热3.5小时，冷却至室温后，再在290摄氏度加热2.4小时；

(5)出炉、空冷。

本技术方案中的C与Fe、Cr、Mn形成稳定的化合物，并通过淬火处理提高其硬度和耐磨性；C与其他元素产生协同作用，提高的本技术方案中锤头的综合性能。

Mn在锤头中是强化元素，提高其耐磨性。

Mo能够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使锤头的强度和硬度增加，形变硬化性能增强，从而改善抗磨能力。

实施例2

一种高锰钢锤头，各组分及其重量百分比为：C：1.4％，Si：1.2％，Mn：15％，P：0.01％，S：0.01％，Ni：0.06％，Mo：0.3％，Cr：6％；余量为Fe。

高锰钢锤头的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备砂型、烘干；

(2)原料熔炼，温度为1520摄氏度；

(3)浇注成型；

(4)热处理，先在1080摄氏度加热3.1小时，冷却至室温后，再在300摄氏度加热2.7小时；

(5)出炉、空冷。

本技术方案中的C与Fe、Cr、Mn形成稳定的化合物，并通过淬火处理提高其硬度和耐磨性；C与其他元素产生协同作用，提高的本技术方案中锤头的综合性能。

Mn在锤头中是强化元素，提高其耐磨性。

Mo能够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使锤头的强度和硬度增加，形变硬化性能增强，从而改善抗磨能力。

实施例3：

一种高锰钢锤头，各组分及其重量百分比为：C：0.2％，Si：1.6％，Mn：10％，P：0.04％，S：0.05％，Ni：0.01％，Mo：0.1％，Cr：2％；余量为Fe。

高锰钢锤头的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备砂型、烘干；

(2)原料熔炼，温度为1440摄氏度；

(3)浇注成型；

(4)热处理，先在10200摄氏度加热4小时，冷却至室温后，再在320摄氏度加热2小时；

(5)出炉、空冷。

本技术方案中的C与Fe、Cr、Mn形成稳定的化合物，并通过淬火处理提高其硬度和耐磨性；C与其他元素产生协同作用，提高的本技术方案中锤头的综合性能。

Mn在锤头中是强化元素，提高其耐磨性。

Mo能够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使锤头的强度和硬度增加，形变硬化性能增强，从而改善抗磨能力。

实施例4：

一种高锰钢锤头，各组分及其重量百分比为：C：2.0％，Si：1.1％，Mn：10％，P：0.01％，S：0.008％，Ni：0.09％，Mo：0.6％，Cr：8％；余量为Fe。

高锰钢锤头的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备砂型、烘干；

(2)原料熔炼，温度为1560摄氏度；

(3)浇注成型；

(4)热处理，先在1100摄氏度加热3小时，冷却至室温后，再在260摄氏度加热3小时；

(5)出炉、空冷。

本技术方案中的C与Fe、Cr、Mn形成稳定的化合物，并通过淬火处理提高其硬度和耐磨性；C与其他元素产生协同作用，提高的本技术方案中锤头的综合性能。

Mn在锤头中是强化元素，提高其耐磨性。

Mo能够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使锤头的强度和硬度增加，形变硬化性能增强，从而改善抗磨能力。

实施例5：

一种高锰钢锤头，各组分及其重量百分比为：C：0.8％，Si：1.2％，Mn：12％，P：0.03％，S：0.02％，Ni：0.06％，Mo：0.4％，Cr：6％；余量为Fe。

高锰钢锤头的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备砂型、烘干；

(2)原料熔炼，温度为1540摄氏度；

(3)浇注成型；

(4)热处理，先在1070摄氏度加热3.6小时，冷却至室温后，再在310摄氏度加热2.2小时；

(5)出炉、空冷。

本技术方案中的C与Fe、Cr、Mn形成稳定的化合物，并通过淬火处理提高其硬度和耐磨性；C与其他元素产生协同作用，提高的本技术方案中锤头的综合性能。

Mn在锤头中是强化元素，提高其耐磨性。

Mo能够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使锤头的强度和硬度增加，形变硬化性能增强，从而改善抗磨能力。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种高锰钢锤头，其特征在于，各组分及其重量百分比为：C：0.2～2.0％，Si：1.1～1.6％，Mn：10～17％，P：≤0.04％，S：≤0.05％，Ni：0.01～0.09％，Mo：0.1～0.6％，Cr：2～8％；余量为Fe。

2.根据权利要求1所述高锰钢锤头，其特征在于，各组分及其重量百分比为：C：0.6～2.0％，Si：1.2～1.5％，Mn：12～16％，P：≤0.04％，S：≤0.05％，Ni：0.03～0.07％，Mo：0.2～0.6％，Cr：2～8％；余量为Fe。

3.根据权利要求1或2所述高锰钢锤头，其特征在于，各组分及其重量百分比为：C：1.2％，Si：1.4％，Mn：13％，P：0.02％，S：0.03％，Ni：0.04％，Mo：0.3％，Cr：4％；余量为Fe。

4.根据权利要求1或2所述高锰钢锤头，其特征在于，各组分及其重量百分比为：C：1.4％，Si：1.2％，Mn：15％，P：0.01％，S：0.01％，Ni：0.06％，Mo：0.3％，Cr：6％；余量为Fe。

5.根据权利要求1所述高锰钢锤头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备砂型、烘干；

(2)原料熔炼，温度为1440—1560摄氏度；

(3)浇注成型；

(4)热处理，先在1020—1100摄氏度加热3—4小时，冷却至室温后，再在260—320摄氏度加热2—3小时；

(5)出炉、空冷。