【专利摘要】一种耐腐蚀高铬钢矿山用锤头材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳1.1-1.4、硅0.12-0.3、锰2.1-2.3、铬17.2-17.5、铈2.6-2.8、Nb0.12-0.20、Be0.03-0.05、Hf0.02-0.03、S≤0.05、P≤0.05、余量为铁。本发明是采用高铬钢作为材质，具备优秀能力的耐腐的能力、抗氧化性，同时具有高硬度、强耐磨性，又因其含有铈、Be、hf、Nb多种合金元素，大幅度的提升了硬度和耐磨性的同时，韧性不减；本发明适用于非强烈冲击的易腐蚀工作条件，其常规使用的寿命与传统的高锰钢相比能提高3-4倍。本发明精炼剂用于铸造生产，不会在铸件表面产生气孔，夹杂氧化物也明显降低。
[0001]本发明涉及耐磨金属材料领域，尤其涉及一种耐腐蚀高铬钢矿山用锤头材料及其制备方法。
[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，常规使用的寿命短，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。很多材料均不能够达到最理想的效果，因此寻求合理的材料，开发简单实用的工艺，在保证使用上的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。
[0003]本发明的目的是提供一种耐腐蚀高铬钢矿山用锤头材料及其制备方法，该合金材料具备强度高，耐磨性好、韧性好、耐腐蚀的优点。
(I)、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:(I)硅、铬；(2 )锰、Be ; (3 )铈、Hf ； (4)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。
[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、BaC03 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°C下煅烧3_4小时，冷却后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
本发明是采用高铬钢作为材质，具备优秀能力的耐腐的能力、抗氧化性，同时具有高硬度、强耐磨性，又因其含有铈、Be、hf、Nb多种合金元素，大幅度的提升了硬度和耐磨性的同时，韧性不减；本发明适用于非强烈冲击的易腐蚀工作条件，其常规使用的寿命与传统的高锰钢相比能提高 3-4倍。本发明使用部分废铁作为原料，并经过二次精炼，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，显著提升成品率，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。
(I)、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:(I)硅、铬；(2 )锰、Be ; (3 )铈、Hf ； (4)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为25分钟，投料后搅拌均匀。
[0011]所述的铸后热处理是:先由室温以185°C /小时速率升温至505°C，保温65分钟，再以185°C /小时速率升温至705°C，保温55分钟，再以215°C /小时速率升温至945°C，保温3.5小时；再以165°C /小时速率降温至605°C，再以185°C /小时速率升温至705°C，再以165°C /小时速率降温至505°C，保温55分钟；再以165°C /小时速率降温至225°C，保温
2.5小时；再以185°C /小时速率升温至345°C，保温55分钟，再以185°C /小时速率升温至545°C，保温2.5小时，取出空冷即得。
[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、BaC03 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°C下煅烧3.5小时，冷却后，再粉碎成180目粉末，即得。
[0013]本发明的耐腐蚀高铬钢矿山用锤头材料的机械性能为:拉伸强度1234MPa，屈服强度914MPa，延伸率12.6%，断面收缩率27%，冲击吸收功54J，冲击韧性62J/cm2，硬度244HB。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀高铬钢矿山用锤头材料的生产方法，其特征是: (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、铬；(2)锰、Be;(3)铈、Hf ； (4)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。
4.根据权利要求2所述的耐腐蚀高铬钢矿山用锤头材料的生产方法，其特征是: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、BaC03 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ΚΗ_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°C下煅烧3_4小时，冷却后，再粉碎成150-250目粉末，即得。
【发明者】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 申请人:马鞍山市恒毅机械制造有限公司
技术研发人员：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
1. 金属材料表面改性技术 2. 超硬陶瓷材料制备与表面硬化 3. 规整纳米材料制备及应用研究
1.数字信号处理 2.传感器技术及应用 3.机电一体化产品开发 4.机械工程测试技术 5.逆向工程技术研究
1.精密/超精密加工技术 2.超声波特种加工 3.超声/电火花复合加工 4.超声/激光复合加工 5.复合能量材料表面改性 6.航空航天特种装备研发
1. 先进材料制备 2. 环境及能源材料的制备及表征 3. 功能涂层的设计及制备 4. 金属基复合材料制备
