高耐磨奥锰钢锤头的生产方法技术

一种高耐磨奥锰钢锤头的生产方法，属于锤头材料的生产方法。其材料成分的选定条件为：以碳为基，碳的重量百分数是１．２－１．５，Ｍｎ／Ｃ比为：４．５－５．５；Ｃｒ／Ｃ比为：１．０－１．５；Ｓｉ≯０．５％；Ｐ≯０．０５％；冶金处理工艺用稀土、钛、硼混合制作复合变质剂，先用０．２０％的锰铁，再用０．２０％的Ｓｉ－Ｃａ进行预脱氧；然后进行合金成分调整；采用在钢包包底向包内钢液吹氩气精炼，用弥散强化热处理的方法使晶粒进一步细化，对碳化物进行高度弥散化处理使其呈粒状均匀分布于奥氏体基体上。本发明专利技术的生产方法科学合理，用本发明专利技术生产的锤头耐磨性能高，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锤头材料的生产方法，具体地说是一种 锤头用高耐磨性能奥锰钢的生产方法。技术背景.-现有的矿山破碎用锤头均采用传统钢铁材料的常规工 艺进行生产，近年来，随国家矿冶工程的发展，用于各类矿 石、熟料、燃料破碎、粉磨的锤头等铸件年耗量已达数十万 吨。由于该类材料耐磨性能差，致使锤头的使用寿命短，加 大了生产成本，这促使人们开始愈发重视在生产优质高耐磨 性能锤头的材料和生产工艺上进行积极有益的探索，以期研 发出高耐磨性能锤头。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有锤头使用寿命短，耐磨性能不 好，提供一种用高耐磨性能奧锰钢的生产方法制造的坚固耐 磨、使用寿命长的锤头。实现上述专利技术目的，采用以下技术方案 一种用于，它包括材料成 分选定、冶金处理工艺和热处理工艺，材料成分的选定条件为以碳为基，碳的重量百分数是1.2 — 1.5， Mn/C (锰、碳)比为4.5 — 5.5; Cr/C (比为1.0 —1.5; Si》0.5%;P>0.05%;冶金处理工艺a、变质剂用稀土Re —鈦Ti一硼B (钇Y—Ti一B) 复合变质剂对材料进行变质处理，所述的Re —Ti一B复合 变质剂的成分含量是Re(W%) 0.20 0.25Ti(W%) 0.05 0.10B (W%) 0.002 0.003b. 变质工艺先用0.20%的锰铁，再用0.20%的Si-Ca进行预脱氧；c. 合金成分调整出钢温度1500°C 1550，用W(A1) 0.15% 0.20%终脱 氧后，出钢时随流冲入W(Si-Ca)0.04% 0.06%;将钛铁放置 于包内，待钢液冲入量达到1/3时将Re(或Y)投入包中处理， 随后进行吹氩处理，浇注温度144(TC 148(TC，钢液要求5 7分钟浇完；d. 精炼在钢包包底向包内钢液吹氩气精炼；冲入包内钢液结束 时，立即接上吹氩装置，氩气通过包底的透气砖吹入包内钢 液形成大量气泡，1分钟左右停止吹氩，钢液静置3—4分 钟后浇注，通过吹氩，使钢液净化；热处理工艺用弥散强化热处理的方法使晶粒进一步细化，对碳化物 进行高度弥散化处理使其呈粒状均匀分布于奥氏体基体上。采用上述技术方案，本专利技术将材料成分设计准则、冶金 处理技术和热处理技术三位一体综合考虑，使它们在研发过 程和最终效果上相辅相成，互为作用；在实现明显改善锤头 组织的同时，使其力学性能和使用性能得到全面提升。本发 明的生产方法科学合理，用本专利技术生产的锤头耐磨性能高， 使用寿命长。附图说明图1是本专利技术弥散强化热处理工艺图。 图2是图1的a点金相图。 图3是图1的b点金相图。 图4是图1的c点金相图。 图5是是图1的d点金相图。 图6是是图1的e点金相图。 图7是是图1的f点金相图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的描述。本专利技术包括材料成分选定、冶金处理工艺和热处理工艺 三部分。它们的生产方法及原理材料成分选定选用的材料以碳为基，碳的重量百分数 是1.2 — 1.5， Mn/C比为4.5 — 5.5; Cr/C比为1.0 — 1.5; Si>0.5%;P>0. 05%;确立Mn/C比为4.5 — 5.5是生产高耐磨性能奥锰钢锤头成分设计的必要条件；Cr/C比为1.0 — 1.5; Si>0. 5%;P>0. 05%是生产高耐磨性能奥锰钢锤头成分设计的充分条件。其原理是碳对奥锰钢组织有重要影响。在其他元素不变的情况 下，不同的含碳量就会形成不同的组织结构。奥锰钢中碳含 量对力学性能和耐磨性能有极为显著的影响。在对锤头进行工作条件下的受力分析结合碳元素对其 材料力学性能的影响提出含碳量(W%)以1.2 —1.5为宜；锰对奥锰钢的加工硬化能力和加工硬化速率有一定影响。试验证明对含碳量1. 2% — 1. 5%的材料加入5. 5%左右 的锰就会获得单一奥氏体组织，且这种奥氏体相在较小冲击 应力条件下加工硬化速率较大，加工硬化能力较强，常常会 产生高硬度的诱发马氏体。优质强韧高耐磨性能奥锰钢材料强硬化来自(1) 碳对基体的固溶强化；(2) 在磨料磨损过程会产生高硬度的诱发马氏体；(3) 碳化物以高度弥散状分布于基体中；(4) 产生高密度孪晶位错。因此确立Mn/C比为4.5 — 5.5是生产高耐磨性能奥锰钢锤头成分设计的必要条件；铬是奥锰钢合金化中较为常用的合金元素。加入少量 铬，不仅可改善钢的淬透性，而且铬还可以在回火态下形成 一定量的Cr-C原子簇与一定量的Mn-C原子簇一道起到第二 相弥散强化作用，可提高奥锰钢的耐磨性、硬度等。铬固溶于奥氏体后，可以提髙钢的屈服强度，但是铬加 入到奥锰钢的铸态组织中碳化物增加，导致延伸率有所下 降。常温下奥锰钢中铬含量增加，冲击韧性降低。在奥锰钢 中加人微量铬后，既提高了加工硬化速度，增加了硬化层深 度和表面层硬度，使奥锰钢的加工硬化性能和耐磨性有所提 高，冲击韧性降低不多。对奥锰钢锤头确立Cr/C比为1. O—l. 5是生产高耐磨 性能奥锰钢锤头成分设计的充分条件之一；硅与a-Fe无限溶解并封闭Y相区。降低奥氏体中碳的固 溶量，硅在钢中不形成碳化物，而是以固溶体的形态存在于 奥氏体中，它在一定程度上降低钢的韧性和塑性，这主要是 硅会促进磷化物析出。据此Si>0. 5%作为生产控制指标；磷在奥锰钢中是非常有害的元素，其在钢液中溶解度极 低，并常以磷化物薄膜出现在晶界上，使铸件易于产生裂纹， 特别是碳含量高时，更加剧了磷的这一危害性。研究表明对奥锰钢零件使用寿命影响最大的现象是热 裂；影响最大的因素是化学成分；影响力度最强的是化学元 素磷的含量。通过不同磷含量的钢液凝固后在其试样表面是否产生 裂纹和裂纹形成的强弱，试验建立了奥锰钢磷含量对材料正 常使用寿命影响的状态判据(％)安全0.06^P20.04 介安全 0.08^P$0.06 临界P柳8 P柳8危险 危险可见，P冷0.05X也是生产高耐磨性能奥锰钢锤头成分设计的充分条件之一；综上所述，Cr/C比为1.0—1.5; Si>0,5%;P>0.05 %是生产高耐磨性能奥锰钢锤头成分设计的充分条件。冶金处理工艺 a、 变质剂用稀土Re—钛Ti—硼B (Y—Ti—B)复合变质剂对 材料进行变质处理，所述的Re —Ti一B复合变质剂的成分b、变质工艺先用0.20%的锰铁，再用0.20%的Si-Ca进行预脱氧，再 依以下顺序加入锰铁—(氮化锰铁)—合金成分调整合金成分调整出钢温度1500°C 1550°C。用W(A1) 0.15% 0.20%终 脱氧后，出钢时随流冲入W(Si-Ca)0.04% 0.06%;将钛铁放 置于包内，待钢液冲入量达到1/3时将Re(或Y)投入包中处 理。随后进行吹氩处理。浇注温度1420。C 1470°C。钢液要 求5 7分钟浇完。其原理是稀土作为表面活性元素可以使表面张力降低，它本身的 结合能以及它和其他元素的结合能都小。由金属学原理可 知，降低了形成临界尺寸的晶核所需要的功，可使结晶核心 增加，从而使奥锰钢组织细化；由于稀土合金中的大量表面 活性元素会富集在新生碳化物的表面，使碳化物的择优长 大速度受到阻碍，碳化物难于连接成封闭圈而变成断网状。含量是:Re (W%) Ti (W%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高耐磨奥锰钢锤头的生产方法，该方法包括材料成分选定、冶金处理工艺和热处理工艺，其特征在于，（１）材料成分的选定条件为：以碳为基，碳的重量百分数是１．２－１．５，Ｍｎ／Ｃ比为：４．５－５．５；Ｃｒ／Ｃ比为：１．０－１．５；Ｓｉ≯０．５％；Ｐ≯０．０５％；（２）冶金处理工艺：ａ、变质剂：用稀土、钛、硼混合制作复合变质剂，所述的复合变质剂的每一成分的重量百分比含量是：稀土０．２０～０．２５钛０．０５～０．１０硼０．００２～０．００３ｂ、变质工艺：先用０．２０％的锰铁，再用０．２０％的Ｓｉ－Ｃａ进行预脱氧；ｃ、合金成分调整出钢温度１５００～１５５０℃，用重量百分比为Ｗ（Ａｌ）０．１５％～０．２０％的铝终脱氧后，出钢时随流冲入重量百分比为Ｗ（Ｓｉ－Ｃａ）硅钙０．０４％～０．０６％；将钛铁放置于包内，待钢液冲入量达到１／３时将稀土投入包中处理，随后进行吹氩处理，浇注温度１４２０℃～１４７０℃，钢液要求５～７分钟浇完；ｄ、精炼在钢包包底向包内钢液吹氩气精炼；结束冲入包内钢液时，立即接上吹氩装置，氩气通过包底的透气砖吹入包内钢液，１分钟左右停止吹氩，钢液静置３－４分钟后浇注，通过吹氩，使钢液净化；（３）热处理工艺用弥散强化热处理的方法使晶粒进一步细化，对碳化物进行高度弥散化处理使其呈粒状均匀分布于奥氏体基体上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王仲珏，付宏江，何义成，刘冠岳，
申请(专利权)人：河北海钺耐磨材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]