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1、(10)申请公布号 CN 103627965 A (43)申请公布日 2014.03.12 CN 103627965 A (21)申请号 201310555650.8 (22)申请日 2013.11.11 C22C 38/38(2006.01) C22C 33/04(2006.01) C21C 7/04(2006.01) C21D 6/00(2006.01) (71)申请人 马鞍山市恒毅机械制造有限公司 地址 243181 安徽省马鞍山市当涂县太白工 业园区 (72)发明人 章功国 王泾文 段宗银 李纯金 陈超 王淑妍 张少伍 王晓芬 谢勇 (74)专利代理机构 安徽合肥华信知识产权代理 有限。
2、公司 34112 代理人 余成俊 (54) 发明名称 一种高硬度的合金钢锤头材料及其制备方法 (57) 摘要 一种高硬度的合金钢锤头材料， 其含有的化 学元素成分及其质量百分比为 ： 碳 1.2-1.5、 硅 1.3-1.6、 锰 8.2-9.5、 铬 3.7-4.1、 钼 0.7-0.9、 钒 0.3-0.5、 钛 0.6-0.8、 硼 1.0-1.2、 钆 0.18-0.23、 Nb0.08-0.12、 Sc0.04-0.06、 S 0.05、 P 0.05、 余量为铁。 本发明是采用中锰钢作为材质， 具有较 好的韧性 ； 同时， 又因其含有硼、 钆、 Nb、 Sc、 钼多 种合金元素， 。
3、具有高的硬度和耐磨性 ； 本发明适 用于非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 23 倍。本发明精炼剂用于 铸造生产， 铸件中的气孔度降低 1-2 度， 氧化夹杂 物在 2 级左右。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 (10)申请公布号 CN 103627965 A CN 103627965 A 1/1 页 2 1. 一种高硬度的合金钢锤头材料， 其特征在于 ： 其含有的化学元素成分及其质量百分 比为 ： 碳1.2-1.5、 硅1.3-1.6、 锰8.2-9.。
4、5、 铬3.7-4.1、 钼0.7-0.9、 钒0.3-0.5、 钛0.6-0.8、 硼 1.0-1.2、 钆 0.18-0.23、 Nb0.08-0.12、 Sc0.04-0.06、 S 0.05、 P 0.05、 余量为铁。 2. 根据权利要求 1 所述的高硬度的合金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 ： 1-2 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。
5、程中向炉内投入合金元素的批次顺序为 ：（1） 硅、 钒、 铬 ；（2） 锰、 硼、 Nb ； （3） 其他剩余成分 ； 各批次投入元素的时间间隔为 24-27 分钟， 投料后搅拌均匀。 3. 根据权利要求 2 所述的高硬度的合金钢锤头材料的生产方法， 其特征在于 ： 所述的 铸后热处理是 ： 先由室温以210-220/小时速率升温至500-510， 保温60-70分钟， 再以 210-220 / 小时速率升温至 700-710， 再以 180-190 / 小时速率降温至 600-610， 再 以210-220/小时速率升温至940-950， 保温3-4小时 ； 再以180-190/小时速率降温。
6、 至 600-610， 保温 50-60 分钟， 再以 180-190 / 小时速率降温至 490-500， 保温 50-60 分钟 ； 再以 180-190 / 小时速率降温至 220-230， 保温 2-3 小时 ； 再以 210-220 / 小时 速率升温至 330-350， 再以 170-180 / 小时速率降温至 220-230， 再以 210-220 / 小 时速率升温至 530-550， 保温 2-3 小时， 取出空冷即得。 4. 根据权利要求 2 所述的高硬度的合金钢锤头材料的生产方法， 其特征在于 ： 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 。
7、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。 权 利 要 求 书 CN 103627965 A 2 1/2 页 。
8、3 一种高硬度的合金钢锤头材料及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及耐磨金属材料领域， 尤其涉及一种高硬度的合金钢锤头材料及其制备 方法。 背景技术 0002 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。
9、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 0003 本发明的目的在于提供一种高硬度的合金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、 韧性好的优点。 0004 本发明的技术方案如下 ： 一种高硬度的合金钢锤头材料， 其特征在于 ： 其含有的化学元素成分及其质量百分比 为 ： 碳 1.2-1.5、 硅 1.3-1.6、 锰 8.2-9.5、 铬 3.7-4.1、 钼 0.7-0.9、 钒 0.3-0.5、 钛 0.6-0.8、 硼 1.0-1.2、 钆 0.18-0.23、 Nb。
10、0.08-0.12、 Sc0.04-0.06、 S 0.05、 P 0.05、 余量为铁。 0005 所述的高硬度的合金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 ： 1-2 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、 钒、 铬 ；（2） 锰、 硼、 Nb ； （3） 其他剩余成分 ； 各批次投入元素的时间间隔为 24。
11、-27 分钟， 投料后搅拌均匀。 0006 所述的铸后热处理是 ： 先由室温以 210-220 / 小时速率升温至 500-510， 保 温 60-70 分钟， 再以 210-220 / 小时速率升温至 700-710， 再以 180-190 / 小时速 率降温至 600-610， 再以 210-220 / 小时速率升温至 940-950， 保温 3-4 小时 ； 再以 180-190 / 小时速率降温至 600-610， 保温 50-60 分钟， 再以 180-190 / 小时速率降 温至 490-500， 保温 50-60 分钟 ； 再以 180-190 / 小时速率降温至 220-230。
12、， 保温 2-3 小时 ； 再以 210-220 / 小时速率升温至 330-350， 再以 170-180 / 小时速率降温至 220-230， 再以 210-220 / 小时速率升温至 530-550， 保温 2-3 小时， 取出空冷即得。 0007 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 说 明 书 CN 1036。
13、27965 A 3 2/2 页 4 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。 0008 本发明的有益效果 本发明是采用中锰钢作为材质， 具有较好的韧性 ； 同时， 又因其含有硼、 钆、 Nb、 Sc、 钼多 种合金元素， 具有高的硬度和耐磨性 ； 本发明适用于非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 23 倍。本发明使用部分废铁作为原料， 并经过二次精。
14、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 0009 一种高硬度的合金钢锤头材料， 其含有的化学元素成分及其质量百分比为 ： 碳 1.2-1.5、 硅 1.3-1.6、 锰 8.2-9.5、 铬 3.7-4.1、 钼 0.7-0.9、 钒 0.3-0.5、 钛 0.6-0.8、 硼 1.0-1.2、 钆 0.18-0.23、 Nb0.08-0.12、 Sc0.04-0。
15、.06、 S 0.05、 P 0.05、 余量为铁。 0010 所述的高硬度的合金钢锤头材料的生产方法如下 ： （1） 、 准备生铁与废铁按 1 ： 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、 钒、 铬 ；（2） 锰、 硼、 Nb ； （3） 其他剩余成分 ； 各批次投入元素的时间间隔为 26 分钟， 投料后搅拌均匀。 0011 所述的铸后。
16、热处理是 ： 先由室温以 215 / 小时速率升温至 505， 保温 65 分钟， 再以 215 / 小时速率升温至 705， 再以 185 / 小时速率降温至 605， 再以 215 / 小 时速率升温至 945， 保温 3.5 小时 ； 再以 185 / 小时速率降温至 605， 保温 55 分钟， 再 以 185 / 小时速率降温至 495， 保温 55 分钟 ； 再以 185 / 小时速率降温至 225， 保温 2.5 小时 ； 再以 215 / 小时速率升温至 340， 再以 175 / 小时速率降温至 225， 再以 215 / 小时速率升温至 540， 保温 2.5 小时， 取出。
17、空冷即得。 0012 所述的精炼剂由下列重量份 ( 公斤 ) 的原料制成 ： 工具钢粉 35、 硫酸钠 2.5、 硫酸 铝钾 1.5、 二氧化硅 3.5、 BaCO3 2.5、 蛭石粉 1.5、 偏硅酸钠 1.5、 沉淀法白炭黑 3.5、 玉石粉 3.5、 蒙脱石 1.5 ； 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160目粉末 ； 将所得粉末加入相当于粉末重量2%的硅烷偶联剂KH-550、 2%的纳米 碳粉， 混合均匀后， 在 12Mpa 下压制成坯， 然后， 在 930下煅烧 3.5 小时， 冷却后， 再粉碎成 180 目粉末， 即得。 0013 本发明的高硬度的合金钢锤头材料的机械性能为 ： 拉伸强度 1270MPa， 屈服强度 967MPa， 延伸率12.5， 断面收缩率26.5， 冲击吸收功53J， 冲击韧性63/cm2， 硬度290HB。 说 明 书 CN 103627965 A 4 。