本发明专利技术提供一种无Cr高硼铁基耐磨双金属复合锤头及其制备方法，属于金属耐磨材料技术领域。以无Cr高硼铁基耐磨合金作为锤头耐磨层，碳钢作为锤头韧性层。先浇注锤柄上、下部（锤头韧性层），待其清砂、打磨、酸洗后，放入铸造砂型后预热，再浇注锤头的耐磨层。锤头结构中锤柄上、下部设计为封闭式整体，锤头耐磨层包络韧性层，具有整体结合较好，使用寿命长，生产成本低等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无Cr高硼铁基耐磨合金和碳钢的双金属复合锤头的制备方法， 属于金属耐磨材料制造领域。
技术介绍
由于硼在我国储量丰富，价格低廉，对于硼作为合金添加元素无疑会降低成本。因而对于硼作为主要合金元素的铸造铁基合金，其研究备受国内外关注，前苏联、日本、澳大利亚的学者以及中国学者先后进行了一定的研究。我国的郭长庆、符寒光、刘仲礼陆续开展了含Cr的!^e-C-B相关研究，并进行了工程应用。结果表明，在!^e-Cr-B合金中，硼以高硬度、高稳定性的!^e2B形式存在，控制碳硼比和适当的热处理工艺，可以获得较高的硬度和冲击韧性，抗冲击磨料磨损性能与高铬铸铁相当，是高锰钢的4倍。但这些研究都是基于加Cr为前提。专利CN86106682A公开了一种白口铸铁与铸钢的双金属复合铸造方法，采用“镶铸”和“双液”两种复合铸造工艺方法，通过自制的SIV双金属结合部位保护剂，既保护了结合部位高温下的清洁，防止高温氧化，并促使两种材料的热交换，便于双金属的牢固结合。 该工艺的双金属复合铸造的整体结合性良好，生产出的零件具有优良的抗磨性、耐热性、耐蚀性。但由于采用白口铸铁作为耐磨层，需以碳化物或铬碳化物作为增强相，并需加入Cr、 Mo、V合金元素，随着这些元素价格的不断上涨，其成本也不断增加，限制了其在耐磨领域更广泛的应用。专利CN2123371U公开了一种由上下两部分组成的锤式破碎机双金属复合锤头， 采用高锰钢、中锰钢或普通碳钢材料作为双金属复合锤头的上部，用耐磨材料(如高铬铸铁)作为锤头的下部，并留有燕尾槽便于锤头上、下部配合。这种双金属复合不仅需要以Cr 或Mn为主要合金元素，而且，燕尾槽连接条件下，锤头的抗冲击能力差，在燕尾槽结合部位容易出现断裂。专利CN2291972Y公开了一种双金属复合锤头，由合金钢锤头和耐磨圆柱棒(高铬铸铁、硬质合金、一般白口铸铁、低铬白口铸铁等)组成，采用消失模铸造，可以达到优良的冶金结合。但由于耐磨棒在锤头处的体积比较小，限制了其耐磨性。专利CN101239380A公开了一种双金属复合铸造板锤生产工艺方法，以高铬铸铁与铸钢的双金属复合铸造块作为耐磨层，解决了高铬铸铁不易加工或焊接的问题，锤柄为低合金钢(或合金铸钢)，然后通过焊接、螺纹连接、燕尾组合连为一体，降低了生产成本，但制作工艺较复杂，锤柄和复合铸造块的结合性能一般。可见，目前的镶铸复合耐磨锤头的耐磨层大都以高铬铸铁为主，普遍存在生产成本较高的问题；而以高锰钢作耐磨锤头的，抗冲击能力差，只能在高应力冲击场合中使用。 这些问题的存在，使得现有技术的应用范围受到了很大的限制。利用镶铸工艺，采用无Cr 高硼铁基合金和碳钢双金属复合，降低生产成本的技术未见报道。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种双金属复合锤头及其制备方法，以无Cr高硼铁基耐磨合金作为锤头耐磨层、碳钢作为锤头韧性层，降低双金属复合锤头的生产成本。本专利技术的双金属复合锤头，由锤柄上部、锤柄下部和锤头耐磨层组成，锤柄上、下部为锤头韧性层，外层为耐磨层(覆盖在韧性层上)，锤头韧性层为碳钢，锤头耐磨层化学成分重量百分比为C 0. 3 1. 0%, B 1. 0 4. 5%, Si 0. 3 0. 4%, Mn 0. 2 0. 4%，S < 0. 05%, P < 0. 05%，其余为 Fe。本专利技术实现上述目所采取的技术方案是先用碳钢浇注锤头韧性层，然后浇注无 Cr的高硼铁基耐磨材料作为锤头耐磨层。本专利技术具体制备步骤如下(1)制备锤头韧性层用废钢作为原料放入熔炼炉内熔炼，控制钢水化学成分在碳钢含碳量0. 35% 0. 55%范围内，待钢水熔清后，加钢水重量0. 1 0. 3%的Al进行脱氧，扒渣后在1540°C 1580°C出炉，浇注锤头的韧性层部分，待锤头的韧性层自然冷却后，清砂、打磨、结合部位表面酸洗。(2)将步骤(1)得到的锤头韧性层(锤柄上、下部)放入锤头铸造砂型中，进行预热， 预热温度为300°C 350°C。(3)制备锤头耐磨层将废钢放入熔炼炉中熔炼，待钢水熔清后加入硼铁继续熔炼，控制其化学成分重量百分比为C 0.3 1.0%、B 1.0 4.5%、Si 0.3 0.4%、Mn 0. 2 0. 4%、S < 0. 05%、P < 0. 05%、其余为!^e ；温度升至1550°C 1600°C，加钢水重量 0. 1 0.3%的纯Al脱氧，扒渣后出炉；出炉后静置自然冷却至1450°C 1500°C，再将金属液浇注到已放入锤柄的砂型中，使金属液在型腔内凝固成型，将锤头韧性层包在其中，形成双金属复合锤头。所述碳等各元素含量的控制采用传统方法进行。如，碳含量的控制通过加入生铁或者低碳钢的方法进行。本专利技术与现有技术相比，具有如下特点(1)锤头结构中锤柄上、下部设计为整体封闭式，便于更好地与耐磨层结合；锤头耐磨层包络韧性层，可以增加锤头使用寿命。(2)我国硼元素储量丰富，价格低廉，用B元素代替价格飞涨的合金元素Cr、Mo、 M、V等制备耐磨材料，将大大降低成本；(3) 生产工艺简单，便于推广应用。附图说明附图1中，1-锤柄上部，2-锤柄下部，3-锤头耐磨层(锤头外层)。1、2为锤头韧性层。具体实施例方式实施例1 (1)制备锤头韧性层用废钢作为原料放入中频感应炉内熔炼，检测钢水含碳量为 0. 2%，加入生铁调整钢水化学成分为含碳量0. 35%，待熔清后，加钢水重量0. 1%的Al脱氧、 扒渣后在1540°C出炉，然后出炉浇注锤柄上、下部(锤头韧性层)，待其自然冷却后，清砂、打磨、结合部位表面酸洗。(2)将步骤(1)得到的锤头韧性层(锤柄上、下部)放入锤头铸造砂型中，进行预热， 预热温度为300°C。(3)制备锤头耐磨层将废钢放入中频感应炉中熔炼，待钢水熔清后加入硼铁继续熔炼，用常规方法控制钢水其化学成分为C 0.3%、B 4. 5%、Si 0.4%,Mn :0.2%,S 0. 03%, P 0. 01%，其余为Fe (重量百分比)。温度升至1550°C，加钢水重量0. 1%的Al脱氧，扒渣后出炉；出炉后静置自然冷却至1450°C，再将金属液浇注到已放入锤柄的砂型中，使金属液在型腔内将凝固成型，将锤头韧性层包在其中，形成双金属复合锤头。实施例2:(1)制备锤头韧性层用废钢作为原料放入中频感应炉内熔炼，检测钢水含碳量为 0.45%，待熔清后，加钢水重量0. 的Al脱氧、扒渣后在1560°C出炉，，然后出炉浇注锤柄上、下部(锤头韧性层)，待其自然冷却后，清砂、打磨、结合部位表面酸洗。(2)将步骤(1)得到的锤头韧性层(锤柄上、下部)放入锤头铸造砂型中，进行预热， 预热温度为320°C。(3)制备锤头耐磨层将废钢和生铁放入中频感应炉中熔炼，待钢水熔清后加入硼铁继续熔炼，用常规方法控制钢水化学成分为C 0. 7%、B 2. 1%、Si 0. 2%, Mn :0. 4%, S 0.04%，P 0.04%，其余为！^ (重量百分比)。温度升至1570°C，加钢水重量0.洲的Al脱氧，扒渣后出炉；出炉后静置自然冷却至1470°C，再将金属液浇注到已放入锤柄的砂型中， 使金属液在型腔内将凝固成型，将锤头韧性层包在其中，形成双金属复合锤头。实施例3 (1)制备锤头本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种无Ｃｒ高硼铁基耐磨双金属复合锤头，其特征在于：由锤柄上部、锤柄下部和锤头外层组成，锤柄上、下部为锤头韧性层，锤头外层作为耐磨层，锤头韧性层为碳钢，锤头耐磨层为无Ｃｒ高硼铁基耐磨材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何正员，蒋业华，刘美红，周荣锋，黎振华，周荣，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：53
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