CN109014053A - 一种高铬铸铁锤头的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高铬铸铁锤头的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)按照高铬铸铁锤头的成分配比将原料加入感应炉中进行熔炼，熔炼至1450‑1480℃；(2)待原料全部熔融后，于1350‑1420℃浇注于金属型中，冷却，得毛坯；(3)将毛坯于940‑970℃保温2‑6h进行淬火，然后用风冷的方式冷却到580‑640℃进行回火处理，然后自然冷却。该制备方法提高了高铬铸铁材料淬透性、淬硬性，不仅如此，还提高了高铬铸铁锤头的韧性，降低了脆性断裂倾向，提高了高铬铸铁锤头的耐磨性和使用寿命。本发明仅仅改变了铸造中的工艺条件即解决了长久以来困扰锤头性能的问题，具有较高的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及铸造领域，具体地，涉及一种高铬铸铁锤头的制备方法。
背景技术
锤头是矿山、建材、电力、冶金、化工等行业使用的锤式破碎机上的关键配件，也是易损件。因其破碎的对象为矿山、岩石、熟料等硬而脆的物料所以对镜头既要求有好的耐磨性，又要求有好的韧性。常用的高锰钢锤头，其耐磨性差，使用寿命短。
高铬铸铁因为硬度高，具有很好的耐磨性，是用来制作锤头很好的材质选择。用作耐磨材料时高铬铸铁材料是因具有较高的淬透性、淬硬性和耐磨性，以及较好的抗氧化和抗热疲劳能力，但是其韧性较差，容易发生脆性断裂。而不同的工况对高铬铸铁的性能又提出了不同的要求，所以采取相应的热处理工艺来改善高铬铸铁中碳化物的形貌与分布状态，进而提高高铬铸铁的综合力学性能，以得到所需求的高铬铸铁，并获得高的性价比，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高铬铸铁锤头的制备方法，该制备方法通过特定的工艺条件，提高了高铬铸铁材料淬透性、淬硬性，不仅如此，还提高了高铬铸铁锤头的韧性，降低了脆性断裂倾向，提高了高铬铸铁锤头的耐磨性和使用寿命。本发明仅仅改变了铸造中的工艺条件即解决了长久以来困扰锤头性能的问题，具有较高的应用价值。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高铬铸铁锤头的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照高铬铸铁锤头的成分配比将原料加入感应炉中进行熔炼，熔炼至1450-1480℃；
(2)待原料全部熔融后，于1350-1420℃浇注于金属型中，冷却，得毛坯；其中，金属型的温度在150℃以上；
(3)将毛坯于940-970℃保温2-6h进行淬火，然后用风冷的方式冷却到580-640℃进行回火处理，然后自然冷却。
在上述技术方案中，在本发明的浇注温度下，避免收缩过大和粘砂，高温空淬，中温回火的热处理，获得高硬度的基体，性能方面，提高了高铬铸铁材料淬透性、淬硬性，不仅如此，还提高了高铬铸铁锤头的韧性，降低了脆性断裂倾向，提高了高铬铸铁锤头的耐磨性和使用寿命。本发明仅仅改变了铸造中的工艺条件即解决了长久以来困扰锤头性能的问题，具有较高的应用价值。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种高铬铸铁锤头的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照高铬铸铁锤头的成分配比将原料加入感应炉中进行熔炼，熔炼至1450-1480℃；
(2)待原料全部熔融后，于1350-1420℃浇注于金属型中，冷却，得毛坯；其中，金属型的温度在150℃以上；
(3)将毛坯于940-970℃保温2-6h进行淬火，然后用风冷的方式冷却到580-640℃进行回火处理，然后自然冷却。
在上述技术方案中，在本发明的浇注温度下，避免收缩过大和粘砂，高温空淬，中温回火的热处理，获得高硬度的基体，性能方面，提高了高铬铸铁材料淬透性、淬硬性，不仅如此，还提高了高铬铸铁锤头的韧性，降低了脆性断裂倾向，提高了高铬铸铁锤头的耐磨性和使用寿命。本发明仅仅改变了铸造中的工艺条件即解决了长久以来困扰锤头性能的问题，具有较高的应用价值。
为了得到高强度、高硬度和韧性较好的高铬铸铁锤头，在本发明一种优选的实施方式中，以质量百分数计，所述高铬铸铁锤头的成分包括C：2.6～2.8％；Si：0.4～0.8％；Mn：0.5～1.0％；Cr：10～12％；Mo：2.2～2.6％；Cu：0.8～1.0％；S：<0.05％；P：<0.08％，余量为Fe。
为了得到高强度、高硬度和韧性较好的高铬铸铁锤头，避免在淬火过程中铸件开裂，在本发明一种优选的实施方式中，步骤(3)中，在温度上升至940-970℃之前，先将毛坯于200℃、400℃、600℃依次各保温停留2-3h。
为了得到高强度、高硬度和韧性较好的高铬铸铁锤头，避免在淬火过程中铸件开裂，在本发明一种优选的实施方式中，淬火过程中，升温速度不大于150℃/h。
为了得到高强度、高硬度和韧性较好的高铬铸铁锤头，在本发明一种优选的实施方式中，当温度升至700℃时，升温速度为100-150℃/h。
为了得到高强度、高硬度和韧性较好的高铬铸铁锤头，以防淬不透，在本发明一种优选的实施方式中，毛坯壁厚为6-20mm时，淬火的保温时间为2-4h。
为了得到高强度、高硬度和韧性较好的高铬铸铁锤头，以防淬不透，在本发明一种优选的实施方式中，毛坯壁厚为20-60mm时，淬火的保温时间时间为4-6h。
为了得到高强度、高硬度和韧性较好的高铬铸铁锤头，避免开裂，在本发明一种优选的实施方式中，在毛坯淬火过程中，当温度在700℃以下时，升温速度不大于50℃/h。
在本发明一种优选的实施方式中，在浇注前，还包括对熔融的铁水进行脱氧处理的步骤。对于脱氧方法，本领域技术人员可在较宽范围内选择，例如加入市售脱氧剂等。在本发明一种优选的实施方式中，浇注前，在钢包中加0.05％铝进行脱氧，然后浇注。
为了得到高强度、高硬度和韧性较好的高铬铸铁锤头，在本发明一种优选的实施方式中，回火处理的保温时间为4-8h。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
一种高铬铸铁锤头的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以质量百分数计，成分包括C：2.6～2.8％；Si：0.4～0.8％；Mn：0.5～1.0％；Cr：10～12％；Mo：2.2～2.6％；Cu：0.8～1.0％；S：<0.05％；P：<0.08％，余量为Fe，按照前述的成分配比的低值将原料加入感应炉中进行熔炼，熔炼至1450℃；
(2)调整原料的化学成分，待原料全部熔融后，进行脱氧，再于1350℃浇注于金属型中，冷却，得毛坯；其中，金属型的温度在150℃；
(3)先将毛坯于200℃、400℃、600℃依次各保温停留2h，再将毛坯于940℃保温2h进行淬火，低于700℃升温过程中，升温速度控制为50℃/h；当升温700℃时，升温速度为100℃/h；
(4)淬火后，用风冷的方式冷却到580℃保温4h进行回火，然后自然冷却。
经光谱分析检测，成品锤头的成分为C：2.65％；Si：0.45％；Mn：0.61％；Cr：10.85％；Mo：2.24％；Cu：0.83％；S：0.023；P：0.028，余量为Fe。
实施例2
一种高铬铸铁锤头的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以质量百分数计，成分包括C：2.6～2.8％；Si：0.4～0.8％；Mn：0.5～1.0％；Cr：10～12％；Mo：2.2～2.6％；Cu：0.8～1.0％；S：<0.05％；P：<0.08％，余量为Fe，按照前述的成分配比的高值将原料加入感应炉中进行熔炼，熔炼至1480℃；
(2)调整原料的化学成分，待原料全部熔融后，进行脱氧，再于1420℃浇注于金属型中，冷却，得毛坯；其中，金属型的温度在180℃以上；
(3)先将毛坯于200℃、400℃、600℃依次各保温停留3h，再将毛坯于970℃保温6h进行淬火，低于700℃升温过程中，升温速度控制为40℃/h；当升温700℃时，升温速度为150℃/h；
(4)淬火后，用风冷的方式冷却到640℃保温8h进行回火，然后自然冷却。
经光谱分析检测，成品锤头的成分为C：2.75％；Si：0.73％；Mn：0.92％；Cr：11.88％；Mo：2.56％；Cu：0.94％；S：0.02；P：0.02，余量为Fe。
实施例3
一种高铬铸铁锤头的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以质量百分数计，成分包括C：2.6～2.8％；Si：0.4～0.8％；Mn：0.5～1.0％；Cr：10～12％；Mo：2.2～2.6％；Cu：0.8～1.0％；S：<0.05％；P：<0.08％，余量为Fe，按照前述的成分配比的中间值将原料加入感应炉中进行熔炼，熔炼至1465℃；
(2)调整原料的化学成分，待原料全部熔融后，进行脱氧，再于1470℃浇注于金属型中，冷却，得毛坯；其中，金属型的温度在200℃以上；
(3)先将毛坯于200℃、400℃、600℃依次各保温停留2.5h，再将毛坯于955℃保温4h进行淬火，低于700℃升温过程中，升温速度控制为30℃/h；当升温700℃时，升温速度为120℃/h；
(4)淬火后，用风冷的方式冷却到610℃保温6h进行回火，然后自然冷却。
经光谱分析检测，成品锤头的成分为C：2.72％；Si：0.61％；Mn：0.75％；Cr：11.86％；Mo：2.41％；Cu：0.92％；S：0.01；P：0.02，余量为Fe。
检测例1
经外观和PT探伤，发现实施例1-3中的高铬铸铁锤头表面毛刺较少，并且无裂纹。
根据GB/T228.1-2010、GB/T229-2007和GB/T 231.1-2009标准，检测实施例中高铬铸铁的性能，发现实施例1-3得到的高铬铸铁的抗拉强度为481-505MPa，伸长率为1.1-1.55％，HRC59-63，冲击韧性为20.5-21.4J/cm2其中，实施例2中得到的高铬铸铁的性能最优。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种高铬铸铁锤头的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照高铬铸铁锤头的成分配比将原料加入感应炉中进行熔炼，熔炼至1450-1480℃；
(2)待原料全部熔融后，于1350-1420℃浇注于金属型中，冷却，得毛坯；其中，金属型的温度在150℃以上；
(3)将毛坯于940-970℃保温2-6h进行淬火，然后用风冷的方式冷却到580-640℃进行回火处理，然后自然冷却。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，以质量百分数计，所述高铬铸铁锤头的成分包括C：2.6～2.8％；Si：0.4～0.8％；Mn：0.5～1.0％；Cr：10～12％；Mo：2.2～2.6％；Cu：0.8～1.0％；S：<0.05％；P：<0.08％，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(3)中，在温度上升至940-970℃之前，先将毛坯于200℃、400℃、600℃依次各保温停留2-3h。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，淬火过程中，升温速度不大于150℃/h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，当温度升至700℃时，升温速度为100-150℃/h。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，毛坯壁厚为6-20mm时，淬火的保温时间为2-4h。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，毛坯壁厚为20-60mm时，淬火的保温时间为4-6h。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其中，在毛坯淬火过程中，当温度在700℃以下时，升温速度不大于50℃/h。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其中，在浇注前，还包括对熔融的铁水进行脱氧处理的步骤。
10.根据权利要求2-9任一项所述的制备方法，其中，回火处理的保温时间为4-8h。
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