[发明专利]一种高硬度中锰钢锤头材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨金属材料领域，尤其涉及一种高硬度中锰钢锤头材料及其制备方法。

背景技术

锤头材料的种类很多，最常用的是高锰钢，最初是因其硬度和耐磨性都比较高，但是现在人们发现其实不然，有些场合高锰钢锤头并不耐磨，使用寿命短，究其原因，是高锰钢要在大的冲击力的情况下才能产生高硬度的表面硬化层，而冲击力小的情况下不耐磨；还有中锰钢锤头，因其有较高的硬度和韧性，在冲击力不太大的情况下较耐用，且有磁性；高铬铸铁锤头有优良的耐磨性，但是韧性较差，易发生脆性断裂。各种材料均不能达到最理想的效果，因此寻求合理的材料,开发简单实用的工艺，在保证使用要求的前提下节省资源和能源，已成为耐磨材料领域的热点和难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高硬度中锰钢锤头材料及其制备方法，该合金材料具有强度高，耐磨性好、冲击韧性好的优点。

本发明的技术方案如下：

一种高硬度中锰钢锤头材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.5、硅0.1-0.3、锰5.3-5.5、钼3.0-3.2、钛1.7-1.9、铬0.5-0.7、铈0.2-0.4、钇0.05-0.07、Hf0.08-0.12、Bi0.12-0.15、La0.02-0.04、S≤0.05、P≤0.05、余量为铁。

所述的高硬度中锰钢锤头材料的生产方法，其特征在于：

（1）、准备生铁与废铁按1：0.5-1.5比例作为铁基质来源，将生铁加入投入炉中熔化，进行脱硫、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铁熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；

（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）硅、锰、Hf；（2）钼、钛、钇；（3）铬、Hf；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为23-25分钟，投料后搅拌均匀。

所述的铸后热处理是：先由室温以180-190℃/小时速率升温至500-510℃，保温50-60分钟，再以180-190℃/小时速率升温至720-740℃，再以160-170℃/小时速率降温至600-610℃，再以210-220℃/小时速率升温至930-945℃，保温3-4小时；再以160-170℃/小时速率降温至720-740℃，保温50-60分钟，再以160-170℃/小时速率降温至500-510℃，保温50-60分钟；再以160-170℃/小时速率降温至220-230℃，保温2-3小时；再以180-190℃/小时速率升温至340-350℃，再以160-170℃/小时速率降温至220-230℃，再以180-190℃/小时速率升温至540-550℃，保温2-3小时，取出空冷即得。

所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：工具钢粉30-40、硫酸钠2-3、硫酸铝钾1-2、二氧化硅3-4、BaCO3 2-3、蛭石粉1-2、偏硅酸钠1-2、沉淀法白炭黑3-4、玉石粉3-4、蒙脱石1-2；制备方法是将各原料混合，加热至熔融状态，然后，浇注入纯净水中激冷，再粉碎成100-200目粉末；将所得粉末加入相当于粉末重量2-3%的硅烷偶联剂KH-550、1-2%的纳米碳粉，混合均匀后，在8-15Mpa下压制成坯，然后，在900-950℃下煅烧3-4小时，冷却后，再粉碎成150-250目粉末，即得。

本发明的有益效果

本发明是采用中锰钢作为材质，具有较好的冲击韧性，使用过程中不易断裂；同时，又因其含有钇、铈、Hf等多种合金元素，具有高的硬度和好的耐磨性；本发明适用于较为强烈冲击的工作条件，其使用寿命与传统的高锰钢相比能提高1-2倍。本发明使用部分废铁作为原料，并经过二次精炼，合理控制铸后热处理温度，分批投放原料，使合金品质更稳定均一，提高综合力学性能。本发明精炼剂用于铸造生产，明显提高成品率，特别是铸件中的气孔度降低1-2度，不会在铸件表面产生气孔，夹杂氧化物也明显降低，氧化夹杂物在2级左右。

具体实施方式

一种高硬度中锰钢锤头材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.2-0.5、硅0.1-0.3、锰5.3-5.5、钼3.0-3.2、钛1.7-1.9、铬0.5-0.7、铈0.2-0.4、钇0.05-0.07、Hf0.08-0.12、Bi0.12-0.15、La0.02-0.04、S≤0.05、P≤0.05、余量为铁。

所述的高硬度中锰钢锤头材料的生产方法为：