[发明专利]双金属复合高韧性高硼耐磨钢锤头及其制备方法

权利要求书

1.一种双金属复合高韧性高硼耐磨钢锤头，其特征在于所属的合金钢的化学成分及其重量百分比为：

①锤头材料化学成分及其质量百分比为；0.6～1.1％C，1.1～1.8％B，6.0～10.0％Cr，0.3～0.7％Si，3.6～5.5％Mn，0.3～1.0%Cu，0.6～1.0％Al，0.50～0.80％Ti，0.1～0.5%V，0.10～0.25%Ca，0.05～0.25%Ce，0.05～0.2%Y，0.02～0.18%N，0.06～0.10Ba，0.04～0.13%K，S＜0.03%,P＜0.04%,余量为Fe和不可避免的杂质元素；

②锤柄材料化学成分及其质量百分比为；低碳贝氏体钢的化学组成及其质量分数是：0.20～0.35％C，2.50～3.00％Mn，1.00～1.70％Si，0.02～0.08N，0.003～0.010％B，0.03～0.07％Nb，0.010～0.020％Ba，0.05～0.25％ReSiMg,＜0.03％S,＜0.04％P,余量为Fe和不可避免的杂质元素。

2.一种制备如权利要求1所述双金属复合高韧性高硼耐磨钢锤头的制备方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

（1）供硼剂和变质孕育剂制造

将钒铁、钛铁、氧化钾、硅钙钡合金、含氮铬铁破碎成60～100目的粉末,将60～100目的BC、BN、B₂O₃、Si₃N₄和变质元素稀土Ce、Y一起按照质量百分比1.1～1.8％B，0.50～0.80％Ti，0.1～0.3%V，0.10～0.25%Ca，0.08～0.25%Ce，0.05～0.2%Y，0.02～0.18%N，0.06～0.10Ba，0.04～0.13%K配比后混合均匀，采用厚度0.12～0.25mm低碳钢钢带包装，滚轧成直径8～15mm金属包芯线，或者直接装入低碳钢管中；

（2）锤柄制造

先在电炉内熔炼锤柄材料，将废钢在电炉中熔化，钢水熔清后加入硅铁、锰铁，控制碳含量达到要求，炉前调整成分达到所设计的锤柄材料化学成分后，将熔体温度升高至1560～1620℃，加入硅钙合金进行预脱氧，加入铝终脱氧；

将硼铁、铌铁、Ba、Si₃N₄、ReSiMg破碎成3～6mm的颗粒，烘烤到200℃后放到钢包的底部，浇入熔炼好的锤柄钢液，然后浇入锤柄铸型中，浇注成所需形状的低碳贝氏体钢锤柄预制件；

（3）造型

将铸造好的低碳贝氏体钢锤柄预制件经清沙、打磨后，对待与锤端接触部位先进行喷砂毛化，使其表面粗糙度达到250～350μm，然后用稀盐酸浸洗，除去表面杂质及氧化皮，并在酒精中漂洗干净，取出自然干燥，再在其表面涂覆一层防氧化涂料，然后将锤柄8预制件套上锤端消失模，放入砂箱6中直接造型；锤头1呈圆周方向或者矩形方向呈垂直状均匀布置在沙箱6的型砂中，在沙箱6的中部设有直浇道5和内浇道3，在直浇道5的上部设有浇注杯4，在锤头1的上部设有冒口2，锤头1、冒口2和浇注系统中的直浇道5和内浇道3采用消失模型；在沙箱的外部安装有中频感应线圈7；

（4）锤头材料熔炼

将废钢、铬铁在电炉中熔化，钢水熔清后加入钼铁、铜板、硅铁、锰铁、钒铁、铝，控制碳含量达到要求，炉前调整成分合格后，将熔体温度升高至1560～1620℃，加入硅钙合金进行预脱氧，加入铝终脱氧；

（5）加硼和变质孕育处理

将（1）所制造的供硼剂和变质孕育剂金属包芯线通过喂线机，按照所需质量百分比含量加入到冶炼好的钢水中加硼和变质孕育处理，或将（1）所制造的供硼剂和变质孕育剂钢管，按照所需质量百分比含量添加到冶炼好的钢水中加硼和变质孕育处理，或者直接添加到钢包内浇注的钢水中进行加硼和变质孕育处理；

（6）浇注复合成型

启动电磁感应加热电源，通过安装在沙箱外部的感应加热器对沙箱内的锤柄进行表面加热，待加热到820℃～1000℃后，将冶炼好的并经变质孕育处理后的所需复合成分的锤头金属液按照所预定的浇注程序通过浇注杯浇入直浇道和内浇道，浇注温度为1400～1500℃；在浇注过程中，电磁感应加热器不停止加热，待金属液将锤柄完全包覆后至充满整个冒口，停止浇注，感应加热器继续进行加热10～50分钟，使所浇注的金属液在一定的时间内保持液态，以增加液固时间，使界面形成冶金结合，所得到的双金属锤头复合界面为完全冶金结合，然后停止加热，经4～8小时铸件冷却后，将砂型整体吊出，开箱空冷铸件；

（7）热处理

铸件经清砂、打磨后，在加热炉内以＜100℃/h升温速度，将复合锤头加热至920～980℃，保温1～4小时后，出炉强制风冷铸件，当温度降至150℃以下时，重新将铸件入炉加热至420～450℃，保温8～12小时，炉冷至温度低于120℃后，出炉空冷至室温，即可获得低碳贝氏体钢的锤柄10与高硼钢耐磨锤头9复合在一起的双金属复合高韧性高硼钢耐磨锤头。