CN111621825A - 强耐磨硬质合金钢锤具表面处理方法 - Google Patents

强耐磨硬质合金钢锤具表面处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了高强耐磨硬质合金钢锤具表面处理方法，包括以下步骤：S1.表面处理；S2.镀铬；S3.渗透：将锤具的敲击面加热到熔融状态，加热温度不低于1857.0℃，随后将温度恒定，铬受热熔与锤具的敲击面熔融材料相互渗透，在锤具的敲击面由外至内形成含铬层，且含铬层中铬的浓度由外至内递减；然后空冷敲击面；S4.表面热处理。本技术方案提出的高强耐磨硬质合金钢锤具表面处理方法处理的锤具针对锤具表面强化，使锤具的表面具有优秀的强度和耐磨性能。针对锤具两端进行渗透，使铬渗透到锤具两端的敲击面内，形成强度由内向外逐渐增强的复合层，从而能够支撑锤具端部表面的镀铬层。

Description

强耐磨硬质合金钢锤具表面处理方法
技术领域
本发明属于机械工具技术领域，特别涉及强耐磨硬质合金钢锤具表面处理方法。
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，尤其是锤子端部的敲击面在使用时更加容易发生变形、开裂和缺失的情况。
发明内容
本发明针对上述现有技术的存在的问题，提供强耐磨硬质合金钢锤具表面处理方法。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：高强耐磨硬质合金钢锤具表面处理方法，锤具本体材质成分为(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，S:<0.08，P:≤0.025， Ni:0.035-0.05，F-余量，锤体浇铸成型，在浇铸前对铁液的球化处理及孕育处理均进行两次处理，其首次球化和孕育在铁水处理包中同时进行。一次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。一次孕育采用钡硅铁孕育剂(各质量分数Si60％-65％；Ba4％-6％；Ca0.8％-2.5％；Al1.0％-2.0％；Mn8％-10％；其余为Fe)，加入量为总铁液的0.6％-1.0％，其粒度为6mm-12mm。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，在浇注系统的直浇道与横浇道之间设置一个反应室，放置剩余30％的FeSiMg6RE1球化剂，在相应部位安放陶瓷过滤网。
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；
具体包括以下步骤：
S1.表面处理
将锤具表面杂质清除；
S2.镀铬
在锤具的表面镀铬；
S3.渗透
将锤具的敲击面加热到熔融状态，加热温度不低于1857.0℃，随后将温度恒定，铬受热熔与锤具的敲击面熔融材料相互渗透，在锤具的敲击面由外至内形成含铬层，且含铬层中铬的浓度由外至内递减；然后空冷敲击面；
S4.表面热处理
将锤具加温到300～1300℃，此时锤具呈现“红热”状态，随后将“红热”状态的锤具232℃至399℃的熔融盐浴中进行淬火。
进一步的，所述步骤S3中，在锤具的敲击面加热到熔融状态时，向熔融处加入渗透剂，所述渗透剂在渗透过程中至少有部分渗透剂可溶于金属基质之中，至少有部分渗透剂留在熔融状态的基质金属中。
进一步的，所述渗透剂为钨或钒。
进一步的，所述步骤S4后还有步骤S5.敲击面硬化其具体如下：
将锤具两端的1-5cm加热到700-950℃，随后将锤具放入室温的油或水内淬火；
待锤具冷却后进行回火，将锤具升温到500-750℃保温20-60分钟，然后使锤具自然冷却。
进一步的，所述回火重复2-3次。
本发明的有益效果为：本技术方案提出的高强耐磨硬质合金钢锤具表面处理方法处理的锤具针对锤具表面强化，使锤具的表面具有优秀的强度和耐磨性能。
针对锤具两端进行渗透，使铬渗透到锤具两端的敲击面内，形成强度由内向外逐渐增强的复合层，从而能够支撑锤具端部表面的镀铬层。
附图说明
图1是本发明含铬层铬浓度示意图；
图2是本发明表面热处理步骤后锤具组织晶相图；
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
参阅图1～2，高强耐磨硬质合金钢锤具表面处理方法，锤具本体材质成分为(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， S:<0.08，P:≤0.025，Ni:0.035-0.05，F-余量；本例锤具本体材质成分为 (重量百分比)：C-1.6，W-9，Cr-5，Mn-0.5，V-4.5，S:0.06，P:0.025， Ni:0.035，F-余量，锤体浇铸成型，在浇铸前对铁液的球化处理及孕育处理均进行两次处理，其首次球化和孕育在铁水处理包中同时进行。一次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。一次孕育采用钡硅铁孕育剂(各质量分数 Si60％-65％；Ba4％-6％；Ca0.8％-2.5％；Al1.0％-2.0％；Mn8％-10％；其余为Fe)，加入量为总铁液的0.6％-1.0％，其粒度为6mm-12mm。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，在浇注系统的直浇道与横浇道之间设置一个反应室，放置剩余30％的FeSiMg6RE1球化剂，在相应部位安放陶瓷过滤网。
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；
包括以下步骤：
S1.表面处理
将锤具表面杂质清除；
S2.镀铬
在锤具的表面镀铬；提升锤具的表面硬度，使锤具表面具有较高的强度。
S3.渗透
将锤具的敲击面加热到熔融状态，加热温度不低于1857.0℃，向熔融处加入渗透剂，渗透剂选用钨或钒，所述渗透剂在渗透过程中至少有部分渗透剂可溶于金属基质之中，至少有部分渗透剂留在熔融状态的基质金属中；随后将温度恒定，铬受热熔与锤具的敲击面熔融材料相互渗透，在锤具的敲击面由外至内形成含铬层，且含铬层中铬的浓度由外至内递减(如图1所示)；然后空冷敲击面，由于含铬层中铬的浓度由外至内递减，因而含铬层的强度也对应的是由内至外增强；
S4.表面热处理
将锤具加温到300～1300℃，此时锤具呈现“红热”状态，随后将“红热”状态的锤具232℃至399℃的熔融盐浴中进行淬火。由于淬火温度高于马氏体的起始温度，贝氏体转变是不完全的，故空冷过程，尚有少量马氏体形成，因而此步骤后在锤具内组织应为贝氏体+少量马氏体+少量残余奥氏体的复相组织，这是一种强韧化组织(参阅图2)；此种复相组织使得锤具不仅能够具有较优秀强度，同时还能够具有优秀的韧性，使得锤具能够具有优秀的耐疲劳能力，减少发生开裂、缺失和变形等情况。
S5.敲击面硬化
将锤具两端的1-5cm加热到700-950℃，随后将锤具放入室温的油或水内淬火；对锤具的端部进行淬火，使锤具端部晶相转变为马氏体，使得锤具端部强度进一步提升。
待锤具冷却后进行回火，将锤具升温到500-750℃保温20-60分钟，然后使锤具自然冷却，所述回火重复2次。淬火后钢件内部有较大的淬火内应力，因而不宜直接应用，必须进行回火，回火可作为在不影响硬度的基础上，消除内应力的手段，一般淬火后需回火2-3次。
本技术方案提出的高强耐磨硬质合金钢锤具表面处理方法处理的锤具针对锤具表面强化，使锤具的表面具有优秀的强度和耐磨性能。
针对锤具两端进行渗透，使铬渗透到锤具两端的敲击面内，形成强度由内向外逐渐增强的复合层，从而能够支撑锤具端部表面的镀铬层。
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 (5)

1.高强耐磨硬质合金钢锤具表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.表面处理
将锤具表面杂质清除；
S2.镀铬
在锤具的表面镀铬；
S3.渗透
将锤具的敲击面加热到熔融状态，加热温度不低于1857.0℃，随后将温度恒定，铬受热熔与锤具的敲击面熔融材料相互渗透，在锤具的敲击面由外至内形成含铬层，且含铬层中铬的浓度由外至内递减；然后空冷敲击面；
S4.表面热处理
将锤具加温到300～1300℃，此时锤具呈现“红热”状态，随后将“红热”状态的锤具232℃至399℃的熔融盐浴中进行淬火。
2.根据权利要求1所述的高强耐磨硬质合金钢锤具表面处理方法，其特征在于，所述步骤S3中，在锤具的敲击面加热到熔融状态时，向熔融处加入渗透剂，所述渗透剂在渗透过程中至少有部分渗透剂可溶于金属基质之中，至少有部分渗透剂留在熔融状态的基质金属中。
3.根据权利要求2所述的高强耐磨硬质合金钢锤具表面处理方法，其特征在于，所述渗透剂为钨或钒。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的高强耐磨硬质合金钢锤具表面处理方法，其特征在于，所述步骤S4后还有步骤S5.敲击面硬化其具体如下：
将锤具两端的1-5cm加热到700-950℃，随后将锤具放入室温的油或水内淬火；
待锤具冷却后进行回火，将锤具升温到500-750℃保温20-60分钟，然后使锤具自然冷却。
5.根据权利要求4所述的高强耐磨硬质合金钢锤具表面处理方法，其特征在于，所述回火重复2-3次。
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