[發明專利]一種無Cr高硼鐵基耐磨雙金屬復合錘頭及其制備方法

無效

• 申請號: 201110223208.6
• 申請日: 2011-08-05
• 公開（公告）號: CN102327795A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 何正員;蔣業華;劉美紅;周榮鋒;黎振華;周榮
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B02C13/28
• 分類號: B02C13/28;C22C38/04;C22C33/04;B22D19/16
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技術領域

本發明涉及一種無Cr高硼鐵基耐磨合金和碳鋼的雙金屬復合錘頭的制備方法，屬于金屬耐磨材料制造領域。

背景技術

由于硼在我國儲量豐富，價格低廉，對于硼作為合金添加元素無疑會降低成本。因而對于硼作為主要合金元素的鑄造鐵基合金，其研究備受國內外關注，前蘇聯、日本、澳大利亞的學者以及中國學者先后進行了一定的研究。

我國的郭長慶、符寒光、劉仲禮陸續開展了含Cr的Fe-C-B相關研究，并進行了工程應用。結果表明，在Fe-Cr-B合金中，硼以高硬度、高穩定性的Fe₂B形式存在，控制碳硼比和適當的熱處理工藝，可以獲得較高的硬度和沖擊韌性，抗沖擊磨料磨損性能與高鉻鑄鐵相當，是高錳鋼的4倍。但這些研究都是基于加Cr為前提。

專利CN86106682A公開了一種白口鑄鐵與鑄鋼的雙金屬復合鑄造方法，采用“鑲鑄”和“雙液”兩種復合鑄造工藝方法，通過自制的SIV雙金屬結合部位保護劑，既保護了結合部位高溫下的清潔，防止高溫氧化，并促使兩種材料的熱交換，便于雙金屬的牢固結合。該工藝的雙金屬復合鑄造的整體結合性良好，生產出的零件具有優良的抗磨性、耐熱性、耐蝕性。但由于采用白口鑄鐵作為耐磨層，需以碳化物或鉻碳化物作為增強相，并需加入Cr、Mo、V合金元素，隨著這些元素價格的不斷上漲，其成本也不斷增加，限制了其在耐磨領域更廣泛的應用。

專利CN2123371U公開了一種由上下兩部分組成的錘式破碎機雙金屬復合錘頭，采用高錳鋼、中錳鋼或普通碳鋼材料作為雙金屬復合錘頭的上部，用耐磨材料（如高鉻鑄鐵）作為錘頭的下部，并留有燕尾槽便于錘頭上、下部配合。這種雙金屬復合不僅需要以Cr或Mn為主要合金元素，而且，燕尾槽連接條件下，錘頭的抗沖擊能力差，在燕尾槽結合部位容易出現斷裂。

專利CN2291972Y公開了一種雙金屬復合錘頭，由合金鋼錘頭和耐磨圓柱棒（高鉻鑄鐵、???硬質合金、一般白口鑄鐵、低鉻白口鑄鐵等）組成，采用消失模鑄造，可以達到優良的冶金結合。但由于耐磨棒在錘頭處的體積比較小，限制了其耐磨性。

專利CN101239380A公開了一種雙金屬復合鑄造板錘生產工藝方法，以高鉻鑄鐵與鑄鋼的雙金屬復合鑄造塊作為耐磨層，解決了高鉻鑄鐵不易加工或焊接的問題，錘柄為低合金鋼（或合金鑄鋼），然后通過焊接、螺紋連接、燕尾組合連為一體，降低了生產成本，但制作工藝較復雜，錘柄和復合鑄造塊的結合性能一般。

可見，目前的鑲鑄復合耐磨錘頭的耐磨層大都以高鉻鑄鐵為主，普遍存在生產成本較高的問題；而以高錳鋼作耐磨錘頭的，抗沖擊能力差，只能在高應力沖擊場合中使用。這些問題的存在，使得現有技術的應用范圍受到了很大的限制。利用鑲鑄工藝，采用無Cr高硼鐵基合金和碳鋼雙金屬復合，降低生產成本的技術未見報道。

發明內容

本發明目的是提供一種雙金屬復合錘頭及其制備方法，以無Cr高硼鐵基耐磨合金作為錘頭耐磨層、碳鋼作為錘頭韌性層，降低雙金屬復合錘頭的生產成本。

本發明的雙金屬復合錘頭，由錘柄上部、錘柄下部和錘頭耐磨層組成，錘柄上、下部為錘頭韌性層，外層為耐磨層（覆蓋在韌性層上），錘頭韌性層為碳鋼，錘頭耐磨層化學成分重量百分比為：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%，其余為Fe。

本發明實現上述目所采取的技術方案是：先用碳鋼澆注錘頭韌性層，然后澆注無Cr的高硼鐵基耐磨材料作為錘頭耐磨層。本發明具體制備步驟如下：

（1）制備錘頭韌性層：用廢鋼作為原料放入熔煉爐內熔煉，控制鋼水化學成分在碳鋼含碳量0.35%～0.55%范圍內,待鋼水熔清后，加鋼水重量0.1～0.3%?的Al進行脫氧，扒渣后在1540℃～1580℃出爐，澆注錘頭的韌性層部分，待錘頭的韌性層自然冷卻后，清砂、打磨、結合部位表面酸洗。

（2）將步驟（1）得到的錘頭韌性層（錘柄上、下部）放入錘頭鑄造砂型中，進行預熱，預熱溫度為300℃～350℃。