一種礦山用擺錘錘頭用合金鋼材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種礦山用擺錘錘頭用合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：碳1.6-1.8、硅2.0-2.3、鉻7.2-7.5、錳3.2-3.4、鉬0.6-0.9、鎳1.3-1.5、銅0.06-0.09、Pr0.05-0.08、Ta0.1-0.14、S≤0.05、P≤0.05、余量為鐵。本發(fā)明采用高碳鋼作為材質(zhì)，添加鉻、鉬、Pr等元素，使得合金鋼具有高的硬度和耐磨性，耐沖擊，同時(shí)較好的韌性；本發(fā)明用于擺錘的錘頭部分，使用壽命長(zhǎng)。本發(fā)明使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過(guò)二次精煉，合理控制鑄后熱處理溫度，分批投放原料，使合金品質(zhì)更穩(wěn)定均一。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，不會(huì)在鑄件表面產(chǎn)生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種礦山用擺錘錘頭用合金鋼材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及耐磨金屬材料領(lǐng)域，尤其涉及一種礦山用擺錘錘頭用合金鋼材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]錘頭材料的種類(lèi)很多，最常用的是高錳鋼，最初是因其硬度和耐磨性都比較高，但是現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)其實(shí)不然，有些場(chǎng)合高錳鋼錘頭并不耐磨，使用壽命短，究其原因，是高錳鋼要在大的沖擊力的情況下才能產(chǎn)生高硬度的表面硬化層，而沖擊力小的情況下不耐磨；還有中錳鋼錘頭，因其有較高的硬度和韌性，在沖擊力不太大的情況下較耐用，且有磁性；高鉻鑄鐵錘頭有優(yōu)良的耐磨性，但是韌性較差，易發(fā)生脆性斷裂。各種材料均不能達(dá)到最理想的效果，因此尋求合理的材料，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單實(shí)用的工藝，在保證使用要求的前提下節(jié)省資源和能源，已成為耐磨材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種礦山用擺錘錘頭用合金鋼材料及其制備方法，該合金材料具有強(qiáng)度較高，耐磨性好、韌性較好的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā) 明的技術(shù)方案如下:
一種礦山用擺錘錘頭用合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 1.6-1.8、硅 2.0-2.3、鉻 7.2-7.5、錳 3.2-3.4、鑰 0.6-0.9、鎳 1.3-1.5、銅
0.06-0.09、Pr0.05-0.08、Ta0.1-0.14、S ≤ 0.05、P ≤ 0.05、余量為鐵。
[0005]所述的礦山用擺錘錘頭用合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(1)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:0.5-1.5比例作為鐵基質(zhì)來(lái)源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、鎳、鉻；(2 )錳、銅、Ta ;
(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為18-22分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180_190°C /小時(shí)速率升溫至500-510°C，保溫40-50分鐘，再以180-190°C /小時(shí)速率升溫至700_710°C，再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至600-610°C，再以180-190°C /小時(shí)速率升溫至920-930°C，保溫3-4小時(shí)；再以180-190°C /小時(shí)速率降溫至550-560°C，再以180_190°C /小時(shí)速率升溫至700_710°C，再以160-170°C /小時(shí)速率降溫至500-51 (TC，保溫50-60分鐘；再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至210-220°C，保溫2-3小時(shí)；再以180-190°C /小時(shí)速率升溫至340_350°C，保溫30-40分鐘，再以180-190°C /小時(shí)速率升溫至540-550°C，保溫2_3小時(shí)，取出空冷即得。
[0007]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、粘土 20-24、明帆5_6、鐵礦渣粉1-2、碳化硅4-5、氫氧化鋁8-10、玉石粉3-4、蒙脫石1_2、氯化鉀2_3、氟化鈣4_5 ；制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量2_3%的硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ_550、1_2%的納米碳粉，混合均勻后，在8-15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3_4小時(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明采用高碳鋼作為材質(zhì)，添加鉻、鑰、Pr等元素，使得合金鋼具有高的硬度和耐磨性，耐沖擊，同時(shí)較好的韌性；本發(fā)明用于擺錘的錘頭部分，使用壽命長(zhǎng)。本發(fā)明使用部分廢鐵作為原料，并經(jīng)過(guò)二次精煉，合理控制鑄后熱處理溫度，分批投放原料，使合金品質(zhì)更穩(wěn)定均一，提高綜合力學(xué)性能。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，明顯提高成品率，特別是鑄件中的氣孔度降低1-2度，不會(huì)在鑄件表面產(chǎn)生氣孔，夾雜氧化物也明顯降低，氧化夾雜物在2級(jí)左右。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種礦山用擺錘錘頭用合金鋼材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 1.6-1.8、硅 2.0-2.3、鉻 7.2-7.5、錳 3.2-3.4、鑰 0.6-0.9、鎳 1.3-1.5、銅 0.06-0.09、Pr0.05-0.08、Ta0.1-0.14、S ≤ 0.05、P ≤ 0.05、余量為鐵。
[0010]所述的礦山用擺錘錘頭用合金鋼材料的生產(chǎn)方法為:
(I)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:1比例作為鐵基質(zhì)來(lái)源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、鎳、鉻；(2 )錳、銅、Ta ;
(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為20分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以185°C /小時(shí)速率升溫至505°C，保溫45分鐘，再以185°C /小時(shí)速率升溫至705°C，再以165°C /小時(shí)速率降溫至605°C，再以185°C /小時(shí)速率升溫至925°C，保溫3.5小時(shí)；再以185°C /小時(shí)速率降溫至555°C，再以185°C /小時(shí)速率升溫至705°C，再以165°C /小時(shí)速率降溫至505°C，保溫55分鐘；再以165°C /小時(shí)速率降溫至215°C，保溫2.5小時(shí)；再以185°C /小時(shí)速率升溫至345°C，保溫35分鐘，再以1850C /小時(shí)速率升溫至545°C，保溫2.5小時(shí)，取出空冷即得。
[0012]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:工具鋼粉3.5、粘土 23、明礬
5.5、鐵礦渣粉1.5、碳化硅4.5、氫氧化鋁9、玉石粉3.5、蒙脫石1.5、氯化鉀2.5、氟化鈣
4.5 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成160目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量2.5%的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、1.5%的納米碳粉，混合均勻后，在13Mpa下壓制成坯，然后，在920°C下煅燒3.5小時(shí)，冷卻后，再粉碎成210目粉末，即得。
[0013]本發(fā)明的礦山用擺錘錘頭用合金鋼材料的機(jī)械性能為:拉伸強(qiáng)度968MPa，屈服強(qiáng)度836MPa，延伸率14%，斷面收縮率31 %，沖擊吸收功54J，沖擊韌性64J/cm2，硬度279HB。
【權(quán)利要求】
1.一種礦山用擺錘錘頭用合金鋼材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳 1.6-1.8、硅 1.0-2.3、鉻 ?.2-7.5、錳 3.2-3.4、鑰 0.6-0.9、鎳 L 3-1.5、銅0.06-0.09、Pr0.05-0.08、Ta0.1-0.14、S ≤0.05、P ≤0.05、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山用擺錘錘頭用合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (I)、準(zhǔn)備生鐵與廢鐵按1:0.5-1.5比例作為鐵基質(zhì)來(lái)源，將生鐵加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫硫、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢鐵熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2 )、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)硅、鎳、鉻；(2 )錳、銅、Ta ;(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為18-22分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦山用擺錘錘頭用合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以180-190°C /小時(shí)速率升溫至500-510°C，保溫40-50分鐘，再以180-190°C /小時(shí)速率升溫至700-710°C，再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至600-610 °C，再以180-190°C /小時(shí)速率升溫至920-930 V，保溫3_4小時(shí)；再以180-190°C /小時(shí)速率降溫至550-560°C，再以180_190°C /小時(shí)速率升溫至700_710°C，再以160-170°C /小時(shí)速率降溫至500-51 (TC，保溫50-60分鐘；再以160_170°C /小時(shí)速率降溫至210-220°C，保溫2-3小時(shí)；再以180_190°C /小時(shí)速率升溫至340_350°C，保溫30-40分鐘，再以180-190°C /小時(shí)速率升溫至540-550°C，保溫2_3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦山用擺錘錘頭用合金鋼材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:工具鋼粉3-4、粘土 20-24、明礬5-6、鐵礦渣粉1_2、碳化硅4-5、氫氧化鋁8-10、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、氯化鉀2_3、氟化鈣4_5 ;制備方法是將各原料混合，加熱至熔融狀態(tài)，然后，澆注入純凈水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；將所得粉末加入相當(dāng)于粉末重量2_3%的硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ_550、1_2%的納米碳粉，混合均勻后，在8-15Mpa下壓制成坯，然后，在900-950°C下煅燒3-4小時(shí)，冷卻后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【文檔編號(hào)】C22C38/58GK103643162SQ201310555433
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】章功國(guó), 王涇文, 段宗銀, 李純金, 陳超, 王淑妍, 張少伍, 王曉芬, 謝勇 申請(qǐng)人:馬鞍山市恒毅機(jī)械制造有限公司