CN102327794A - 一种无Cr高硼铁基耐磨双液双金属复合锤头及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无Cr高硼铁基耐磨合金和碳钢的双液双金属复合锤头及其制备方法，属于金属耐磨材料制造领域。以无Cr的高硼铁基耐磨合金为锤头耐磨层，碳钢为锤柄韧性层，双液双金属复合锤头耐磨层的化学成分及其重量百分比为：C0.3～1.0%，B1.0～4.5%，Si0.3～0.4％，Mn0.2～0.4％，S＜0.05%，P＜0.05%，其余为Fe。采用双液双浇道浇注，先浇注锤头耐磨层，再浇注锤柄韧性层，通过溢流口控制锤头锤柄的体积比。双金属复合锤头整体结合性较好，使用寿命长，生产成本低、工艺简单。

Description

一种无Cr高硼铁基耐磨双液双金属复合锤头及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种无Cr高硼铁基耐磨合金和碳钢的双液双金属复合锤头及其制备方法，属于金属耐磨材料制造领域。

背景技术

破碎机在矿山、冶金、水泥等行业应用广泛，锤头是破碎机中的主要耐磨件，消耗巨大。随着Cr、Mo、V的合金元素的价格飞涨，增加了锤头的使用成本。

专利CN86106682A公开了白口铸铁与铸钢的双金属复合铸造，采用了“镶铸”和“双液”两种复合铸造工艺方法，采用自制的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，又能促使两种材料的热交换，便于双金属的牢固结合。本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。但是，以白口铸铁作为耐磨层，Cr、Mo、V的加入无疑增加了复合铸造的成本，随着这些元素价格的飞涨限制了其在耐磨领域更广泛的应用。

专利CN2657775Y公开了一种双金属复合耐磨锤头，由耐磨层和韧性层组成，耐磨层厚度为锤柄厚度的1/2-2/3。耐磨层以C、Mn、Cr、W等元素为主，韧性层为C、Si、Mn为主要成分，采用双液浇注成型。这种锤头与高锰钢锤头相比，性能提高了4～6倍，生产工艺简单，但是Cr、Mn的加入，增加了锤头原材料的成本。

专利CN101239381A提供了一种双液双金属复合铸造锤头的生产工艺方法。采用双浇注***、双液浇注成型。锤头为高铬铸铁、锤柄为普通铸钢或低合金钢，体现了锤头的耐磨性以及锤柄的韧性，增加锤头的使用寿命。但是锤头为高铬铸铁，Cr含量高，同样增加了成本。

可见，双金属复合锤头的耐磨部分都是以Cr的添加为基础的，生产成本较高，市场竞争力较弱。不添加Cr，在普通碳钢中加入B也能获得耐磨性较好、成本较低的耐磨材料。以此为基础，进行高硼铁基合金和碳钢双液双金属复合（双液是指两种金属同为液态进行浇注），开发成本低廉、工艺简单的复合锤头制备工艺，充分发挥高硼铁基合金耐磨性以及碳钢的韧性，增加锤头整体使用寿命。

发明内容

本发明目的在于公开一种双液双金属复合锤头及其制备工艺，以无Cr高硼铁基耐磨合金作为锤头，碳钢作为锤柄，制备一种价格低廉的双液双金属复合锤头。

本发明的双液双金属复合锤头，由锤头和锤柄组成，锤头为耐磨层，锤柄为韧性层。锤柄的材料为碳钢，锤头采用无Cr高硼铁基耐磨合金，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。

本发明实现上述目的所采取的技术方案是：先浇注无Cr的高硼铁基锤头，然后用碳钢浇注锤柄。本发明具体制备步骤如下：

（1）制备锤头耐磨层：用废钢放入熔炼炉中熔炼，待钢水熔清后加入硼铁继续熔炼，控制钢水化学成分为: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（重量百分比）；再次溶清后，加入钢水重量0.1～0.3% Al进行脱氧，扒渣后在1550℃～1600℃出炉，出炉后静置自然冷却至1450℃～1500℃，通过浇道5浇注到砂型中，待溢流口3流出钢水后，停止浇注；

（2）制备锤柄韧性层：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为0.35～0.55%的范围内,待钢水熔清后，加入钢水重量0.1～0.3% 的Al进行脱氧，扒渣后在1540℃～1580℃出炉；待锤头在停止浇注后间隔10s～60s，通过浇道4浇注锤柄1，自然冷却凝固成型后，得到双金属复合锤头。

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。

本发明与现有技术相比，有以下特点：

（1）    锤柄为碳钢具有良好的耐冲击性，锤头为无Cr高硼铁基合金具有良好的耐磨性，

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作为主要合金添加元素制备耐磨锤头，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，2-锤头，3-溢流口，4-锤柄的浇道，5-锤头的浇道。 

具体实施方式

实施例1：

（1）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，控制钢水化学成分为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）；再次溶清后，加入钢水重量0.3% 的Al进行脱氧，扒渣后在1600℃出炉，出炉后静置自然冷却至1480℃；通过浇道5浇注砂型中，待溢流口3流出钢水后，停止浇注。

（2）制备锤柄韧性层：将废钢作为原料放入中频炉内熔炼，检测发现钢水含碳量为0.2%，加入生铁调整碳含量为0.3%，待钢水熔清后,加入钢水重量0.1% 的Al进行脱氧，扒渣后在1540℃出炉；待锤头在停止浇注后间隔10s，通过浇道4浇注锤柄1，自然冷却凝固成型后，得到双金属复合锤头。

实施例2：

（1）制备锤头耐磨层：将废钢放入中频炉内熔炼，待钢水熔清后加入硼铁继续熔炼，控制钢水成分为C 0.7%、B 2.1%、Si 0.2％、Mn 0.4％、S 0.04%，，其余为Fe（重量百分比）；再次溶清后，加入钢水0.2% 的Al进行脱氧，扒渣后在1573℃出炉，出炉后静置自然冷却至1480℃；通过浇道5浇注砂型中，待溢流口3流出钢水后，停止浇注。

（2）制备锤柄韧性层：用废钢作为原料放入熔炼炉内熔炼，检测钢水含碳量为0.45%,待钢水熔清后，加入钢水重量0.2% 的Al进行脱氧，扒渣后在1565℃出炉；待锤头在停止浇注后间隔30s，通过浇道4浇注锤柄1，自然冷却凝固成型后，得到双金属复合锤头。

实施例3：

（1）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，控制钢水化学成分为C 1.0%、B 1.0%、Si 0.3％、Mn 0.3％、P 0.02%，其余为Fe（重量百分比）；再次溶清后，加入钢水重量0.1% 的Al进行脱氧，扒渣后在1600℃出炉，出炉后静置至1500℃；通过浇道5浇注砂型中，待溢流口3流出钢水后，停止浇注。

（2）制备锤柄韧性层：用废钢作为原料放入熔炼炉中进行熔炼，检测钢水含碳量为0.7%，加入低碳钢调整含碳量为0.55%，待钢水熔清后，加入钢水0.3% 的Al进行脱氧，扒渣后在1580℃出炉；待锤头在停止浇注后间隔60s，通过浇道4浇注锤柄1，自然冷却凝固成型后，得到双金属复合锤头。

Claims (5)

1.一种无Cr高硼铁基耐磨双液双金属复合锤头，其特征在于：由锤柄和锤头组成，锤

头为耐磨层，锤柄为韧性层，无Cr高硼铁基耐磨合金作为耐磨层，碳钢为韧性层。

2.根据权利要求1所述的无Cr高硼铁基双液双金属耐磨复合锤头，其特征在于：无Cr高硼铁基耐磨层的化学成分及其重量百分比为: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。

3.一种无Cr高硼铁基耐磨双液双金属复合锤头的制备方法，其特征在于：先浇注锤头无Cr高硼铁基耐磨层，再浇注锤柄碳钢韧性层。

4.根据权利要求书3所述的无Cr高硼铁基耐磨双液双金属复合锤头的制备方法，其特征在于：具体的制备步骤如下：

（1）制备锤头耐磨层：用废钢放入熔炼炉中熔炼，待钢水熔清后加入硼铁继续熔炼，控制钢水成分为: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，再次溶清后，加入钢水重量0.1～0.3% Al进行脱氧，扒渣后在1550℃～1600℃出炉，出炉后静置自然冷却至1450℃～1500℃，通过浇道5浇注到砂型中，待溢流口3流出钢水后，停止浇注；

（2）制备锤柄韧性层：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为0.35～0.55%的范围内,待钢水熔清后，加入钢水重量0.1～0.3% 的Al进行脱氧，扒渣后在1540℃～1580℃出炉；待锤头在停止浇注后间隔10s～60s，通过浇道4浇注锤柄1，自然冷却凝固成型后，得到双金属复合锤头。

5.根据权利要求4所述的无Cr高硼铁基耐磨双金属复合锤头的制备方法，其特征在于：锤头耐磨层的浇注有溢流口。