CN111331105A - 一种耐磨高速钢锤具及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨高速钢锤具及其制备方法，制备方法包括以下步骤：S1.制作加固件；S2.制模；S3.放置加固件；S4.浇铸；S5.脱模；S6.热处理。一种耐磨高速钢锤具，包括锤体，所述锤体根据一种耐磨高速钢锤具的制备方法制作，所述锤体上设有安装孔，且锤体的内部预埋有加固件，所述加固件呈鱼骨状。本技术方案采用浇铸法制造，并预埋加固件于锤头内，一方面通过加固件提高锤头的耐用性，加固件牵连锤头内部，能够有效避免发生开裂、缺失；另一方面采用高速钢作为主体材料，因高速钢具有高硬度、高耐磨性的特点，因此相对普通锤头具有更加优秀的耐磨损能力、而且能够减少发生变形。

Description

一种耐磨高速钢锤具及其制备方法
技术领域
本发明属于机械工具技术领域，特别涉及一种耐磨高速钢锤具及其制备方法。
背景技术
锤子是敲打物体使其移动或变形的工具。最常用来敲钉子，矫正或是将物件敲开。锤子是主要的击打工具，由锤头和锤柄组成，锤子按照功能分为除锈锤、奶头锤、机械、羊角锤、检验锤、扁尾检验锤、八角锤、德式八角锤、起钉锤···
现有的锤子大多采用浇铸的单独浇铸块作为锤头，但是在使用过程中锤头十分容易损坏，其主要损坏形式为开裂、缺失和变形等。
发明内容
本发明针对上述现有技术的存在的问题，提供一种耐磨高速钢锤具及其制备方法。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种耐磨高速钢锤具的制备方法，包括以下步骤：
S1.制作加固件
以高碳钢为主干，将高碳钢经过融化的低碳钢，冷却凝固后构成加固件，高碳钢在融化的低碳钢中停留时间不超过5秒，且低碳钢的融化温度高于高速钢；
S2.制模
根据需要所制造的锤具制作模具；
S3.放置加固件
将加固件放置于模具中，控制加固件与模具内壁之间的距离不小于1mm；
S4.浇铸
首先预热模具，将模具加温到700-900℃，将融化的高速钢水浇铸到模具中，所述高速钢水的组成成分为(重量百分比)：C-0.6～1.6，W-8～19，Cr-3～5.5，Mn-0.1～0.5，V-1～4.5，Si-0.6～2.3，Ba-0.3～3.5，Ca-0.1～2.2，F-余量；
高速钢水模具中进行球化处理及孕育处理，球化采用稀土硅铁镁球化剂FeSiMg6RE1,加入量为铁液总重量的1.2％-1.4％，其粒度为15mm-25mm；孕育采用钡硅铁孕育剂(各质量分数Si40％-65％；Ba4％-6％；Ca0.8％-2.5％；Mn8％-10％；其余为Fe)，加入量为总铁液的0.6％-1.0％，其粒度为6mm-12mm；
S5.脱模
待高速钢水冷却到700-900℃，保温2-8小时，然后分离模具，得到半成品：
S6.热处理
将半成品进行热处理。
进一步的，还包括步骤加固件表面处理，具体步骤为：将步骤S1.
制作的加固件经过高碳钢水。
进一步的，步骤S6.热处理具体包括如下步骤：
将半成品加温到淬火温度1000～1300℃,，然后通过油冷或空冷或充气体冷却；随后二次淬火，将冷却后的半成品加温到淬火温度800～1000℃，然后通过油冷或空冷或充气体冷却；接着再在550℃温度下进行回火2-3次。
进一步的，步骤S4中高速钢水模具中进行球化处理及孕育处理具体步骤如下：首先将70％的球化剂放在包底一侧的半圆形凹槽中同时将孕育剂铺在球化剂表面上，表面用稻草灰和废砂覆盖并紧实，之后对带有包盖的铁水处理包进行预热至700℃左右开始加铁水，先将70％铁液通过包盖上的注管加入到处理包中，稳定后再补加30％的铁水，待反应完全后打开包盖进行数次重复扒渣以彻底扒渣干净并保温，最终测得铁水的出包浇注温度为1420℃；
然后采用型内球化处理法即二次球化处理，在浇注模具中放置剩余30％的FeSiMg6RE1球化剂；
二次孕育采用随流孕育处理方法，选择加5％BaF2活化剂的75硅铁，加入量为0.1％-0.3％，其粒度为0.2mm-1mm。
一种耐磨高速钢锤具，包括锤体，所述锤体根据一种耐磨高速钢锤具的制备方法制作，所述锤体上设有安装孔，且锤体的内部预埋有加固件，所述加固件呈鱼骨状。
进一步的，所述加固件包括主体，所述主体的外部包覆有热熔层。
进一步的，所述热熔层为高碳钢层。
本发明的有益效果为：本技术方案采用浇铸法制造，并预埋加固件于锤头内，一方面通过加固件提高锤头的耐用性，加固件牵连锤头内部，能够有效避免发生开裂、缺失；另一方面采用高速钢作为主体材料，因高速钢具有高硬度、高耐磨性的特点，因此相对普通锤头具有更加优秀的耐磨损能力、而且能够减少发生变形。
附图说明
图1是本发明耐磨高速钢锤具结构示意图；
图2是本发明加固件主干截面结构示意图
图3是本发明耐磨高速钢锤具晶相图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1～3所示，一种耐磨高速钢锤具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制作加固件
以高碳钢为主干，将高碳钢经过融化的低碳钢，冷却凝固后构成加固件，由于高碳钢的融化温度低于低碳钢，为避免高碳钢融化，控制高碳钢在融化的低碳钢中停留时间不超过5秒，高碳钢进入融化的低碳钢中，被低碳钢包覆，最先接触高碳钢的低碳钢向高碳钢放热固化，低碳钢的融化温度高于高速钢；
还包括步骤加固件表面处理，具体步骤为：将步骤S1.制作的加固件经过高碳钢水，使得高碳钢包覆于加固件表面；
S2.制模
根据需要所制造的锤具制作模具，模具跟具除锈锤、奶头锤、机械、羊角锤、检验锤、扁尾检验锤、八角锤、德式八角锤、起钉锤等样式制作；
S3.放置加固件
将加固件放置于模具中，控制加固件与模具内壁之间的距离不小于1mm；
S4.浇铸
首先预热模具，将模具加温到700-900℃，将融化的高速钢水浇铸到模具中，高速钢水进入模具后，加固件表面的高碳钢受热融化，并在降温的过程中与高速钢混合固化，因此在高速钢和加固件的结合部形成交错的低碳钢，使得低碳钢加强了高速钢与加固件之间的连接所述高速钢水的组成成分为(重量百分比)：C-0.6～1.6，W-8～19，Cr-3～5.5，Mn-0.1～0.5，V-1～4.5，Si-0.6～2.3，Ba-0.3～3.5，Ca-0.1～2.2，F-余量；
高速钢水模具中进行球化处理及孕育处理，球化采用稀土硅铁镁球化剂FeSiMg6RE1,加入量为铁液总重量的1.2％-1.4％，其粒度为15mm-25mm；孕育采用钡硅铁孕育剂(各质量分数Si40％-65％；Ba4％-6％；Ca0.8％-2.5％；Mn8％-10％；其余为Fe)，加入量为总铁液的0.6％-1.0％，其粒度为6mm-12mm；孕育剂中成分在总铁液中含量占比极少，因而在高速钢水的组成成分未示出。高速钢水模具中进行球化处理及孕育处理具体步骤如下：首先将70％的球化剂放在包底一侧的半圆形凹槽中同时将孕育剂铺在球化剂表面上，表面用稻草灰和废砂覆盖并紧实，之后对带有包盖的铁水处理包进行预热至700℃左右开始加铁水，先将70％铁液通过包盖上的注管加入到处理包中，稳定后再补加30％的铁水，待反应完全后打开包盖进行数次重复扒渣以彻底扒渣干净并保温，最终测得铁水的出包浇注温度为1420℃；
然后采用型内球化处理法即二次球化处理，在浇注模具中放置剩余30％的FeSiMg6RE1球化剂；
二次孕育采用随流孕育处理方法，选择加5％BaF2活化剂的75硅铁，加入量为0.1％-0.3％，其粒度为0.2mm-1mm；
S5.脱模
待高速钢水冷却到700-900℃，保温2-8小时，然后分离模具，得到半成品，减小或消除半成品中的内应力，以提高半成品延性或韧性，保温过程中在高速钢水原料中锰元素的作用下，奥氏体晶粒长大倾向增大：
S6.热处理
将半成品进行热处理。
步骤S6.热处理具体包括如下步骤：
将半成品加温到淬火温度1000～1300℃,，然后通过油冷或空冷或充气体冷却；随后二次淬火，将冷却后的半成品加温到淬火温度800～1000℃，然后通过油冷或空冷或充气体冷却；接着再在550℃温度下进行回火2次。首次淬火使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，首次淬火后残余奥氏体高达25％～30％；二次淬火残余奥氏体进行马氏体转变，并且能细化晶粒，并能够呈现隐品马氏体，取得较好的机械性能，淬火后得到位错型的板条状马氏体，其强度和韧性都比较高(参阅图3)，板条状马氏体不但具有很高的强度而且具有良好的塑性和韧性；然后配合以回火，以大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，为使残余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐磨性，一般要进行2～3次回火。
同时在淬火和回火过程中高速钢和高碳钢中析出碳化物进入低碳钢中，低碳钢从而增加碳含量，因而低碳钢强度得倒提升。通过以上方式制造的锤体其内部具有高强度的加固件，加固件加固件表面的高碳钢受热融化，并在降温的过程中与高速钢混合固化，在高速钢和加固件的结合部形成交错的低碳钢，使得低碳钢加强了高速钢与加固件之间的连接，因而增能够避免锤体开裂、缺损；并且锤体经过热处理，使得锤体内部晶相改变为板条状马氏体，使得锤体具有优秀的强度，由于板条状马氏体不但具有很高的强度而且具有良好的塑性和韧性，锤体则具有优秀的耐磨性、疲劳强度以及韧性。
一种耐磨高速钢锤具，包括锤体1，所述锤体1根据以上所述的一种耐磨高速钢锤具的制备方法制作，所述锤体1上设有安装孔2，且锤体1的内部预埋有加固件3，所述加固件3呈鱼骨状。
所述加固件3包括主体31，所述主体31的外部包覆有热熔层32。所述热熔层32为高碳钢层。
本技术方案采用浇铸法制造锤体1，并预埋加固件3于锤体1内，一方面通过加固件3提高锤体1的耐用性，加固件3牵连锤体1内部，能够有效避免发生开裂、缺失；另一方面采用高速钢作为主体材料，因高速钢具有高硬度、高耐磨性的特点，因此相对普通锤头具有更加优秀的耐磨损能力、而且能够减少发生变形。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种耐磨高速钢锤具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制作加固件
以高碳钢为主干，将高碳钢经过融化的低碳钢，冷却凝固后构成加固件，高碳钢在融化的低碳钢中停留时间不超过5秒，且低碳钢的融化温度高于高速钢；
S2.制模
根据需要所制造的锤具制作模具；
S3.放置加固件
将加固件放置于模具中，控制加固件与模具内壁之间的距离不小于1mm；
S4.浇铸
首先预热模具，将模具加温到700-900℃，随后将融化的高速钢水浇铸到模具中，所述高速钢水的组成成分为(重量百分比)：C-0.6～1.6，W-8～19，Cr-3～5.5，Mn-0.1～0.5，V-1～4.5，Si-0.6～2.3，Ba-0.3～3.5，Ca-0.1～2.2，F-余量；
高速钢水模具中进行球化处理及孕育处理，球化采用稀土硅铁镁球化剂FeSiMg6RE1,加入量为铁液总重量的1.2％-1.4％，其粒度为15mm-25mm；孕育采用钡硅铁孕育剂(各质量分数Si40％-65％；Ba4％-6％；Ca0.8％-2.5％；Mn8％-10％；其余为Fe)，加入量为总铁液的0.6％-1.0％，其粒度为6mm-12mm；
S5.脱模
待高速钢水冷却到700-900℃，保温2-8小时，然后分离模具，得到半成品：
S6.热处理
将半成品进行热处理。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨高速钢锤具的制备方法，其特征在于，还包括步骤加固件表面处理，具体步骤为：将步骤S1.制作的加固件经过高碳钢水。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨高速钢锤具的制备方法，其特征在于，步骤S6.热处理具体包括如下步骤：
将半成品加温到淬火温度1000～1300℃,，然后通过油冷或空冷或充气体冷却；随后二次淬火，将冷却后的半成品加温到淬火温度800～1000℃，然后通过油冷或空冷或充气体冷却；接着再在550℃温度下进行回火2-3次。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨高速钢锤具的制备方法，其特征在于，步骤S4中高速钢水模具中进行球化处理及孕育处理具体步骤如下：首先将70％的球化剂放在包底一侧的半圆形凹槽中同时将孕育剂铺在球化剂表面上，表面用稻草灰和废砂覆盖并紧实，之后对带有包盖的铁水处理包进行预热至700℃左右开始加铁水，先将70％铁液通过包盖上的注管加入到处理包中，稳定后再补加30％的铁水，待反应完全后打开包盖进行数次重复扒渣以彻底扒渣干净并保温，最终测得铁水的出包浇注温度为1420℃；然后采用型内球化处理法即二次球化处理，在浇注模具中放置剩余30％的FeSiMg6RE1球化剂；
二次孕育采用随流孕育处理方法，选择加5％BaF2活化剂的75硅铁，加入量为0.1％-0.3％，其粒度为0.2mm-1mm。
5.一种耐磨高速钢锤具，其特征在于，包括锤体(1)，所述锤体(1)根据权利要求1-4任意一项所述的一种耐磨高速钢锤具的制备方法制作，所述锤体(1)上设有安装孔(2)，且锤体(1)的内部预埋有加固件(3)，所述加固件(3)呈鱼骨状。
6.根据权利要求5所述的一种耐磨高速钢锤具，其特征在于，所述加固件(3)包括主体(31)，所述主体(31)的外部包覆有热熔层(32)。
7.根据权利要求6所述的一种耐磨高速钢锤具，其特征在于，所述热熔层(32)为高碳钢层。
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