權(quán)利要求書： 1.一種耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭，其由高韌性的基體材料和鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層復(fù)合材料制成，其特征在于：所述鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層采用合金粉料制備，所述合金粉料包括金屬鈦粉、石墨粉、碳化鈦粉、碳化鎢粉、氧化鋁粉、鉻鐵合金粉、錳鐵合金粉和稀土，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層具體由原位合成的TiC顆粒與外加的TiC顆粒、外加的WC顆粒、外加的Al2O3顆粒以及合金碳化物顆粒制成，所述鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層中原位合成的TiC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為10～40%，外加的TiC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為10～30%，外加的WC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為5～10%，外加的Al2O3顆粒相體積百分?jǐn)?shù)為0～5%；合金碳化物顆粒體積百分?jǐn)?shù)為1～10%，其余為基體相組織，所述合金碳化物顆粒由合金粉料中的鉻、錳、鎢元素固溶于基體相重新析出而形成，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層設(shè)置在耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭錘面，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層厚度為5～150mm。

2.一種如權(quán)利要求1所述的耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭的制造方法，其特征在于：利用高溫燃燒反應(yīng)結(jié)合消失模鑄滲工藝，在所述耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭錘面抗磨損區(qū)域形成以TiC為主復(fù)相顆粒增強(qiáng)的鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭的制造方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）配制合金粉料；

（2）合金粉料成型；

（3）造型澆注；

（4）熱處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭的制造方法，其特征在于：步驟（1）中按質(zhì)量百分比分別稱取金屬鈦粉、石墨粉、硬質(zhì)陶瓷顆粒和添加劑進(jìn)行配料，并混合均勻，所述硬質(zhì)陶瓷顆粒包括外加的TiC顆粒，外加的WC顆粒，外加的Al2O3顆粒，所述添加劑包括鉻鐵合金粉、錳鐵合金粉或稀土。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭的制造方法，其特征在于：所述步驟（2）中合金粉料成型的方法為：將混合均勻的粉末加入水基膠粘劑，調(diào)制成合金粉料膏狀體或壓制成預(yù)制體，之后固定在錘頭使用部位的錘面消失模塑料模型的凹槽上，干燥，涂掛防粘砂耐火涂料。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭的制造方法，其特征在于：步驟（3）的鑄造工藝為干砂消失模鑄造工藝，干砂為10～60目的石英砂或?qū)氈樯埃瑵沧r，抽真空負(fù)壓度在0.03～0.075MPa之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭的制造方法，其特征在于：步驟（4）中熱處理的操作方法為：將奧氏體錳鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭加熱、固溶后進(jìn)行水韌化處理；將低碳合金鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭加熱后淬火，冷卻到室溫后回火。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭的制造方法，其特征在于：奧氏體錳鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭水韌化熱處理工藝，是將復(fù)合錘頭加熱到1050～1080oC時保溫1～3h，快速淬入冷水中。

說明書： 一種耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭及其制造方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于耐磨鋼基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭及其制造方法。

背景技術(shù)[0002] 錘式破碎機(jī)是冶金、礦山、建材、水泥、電力和耐火材料等行業(yè)破碎物料的主要設(shè)備之一，錘頭是其主要易損耐磨件。錘式破碎機(jī)工作原理是利用高速旋轉(zhuǎn)錘頭的動能對進(jìn)

入破碎機(jī)內(nèi)的物料從其解理面被沖擊破碎，在相對運動過程中，被破碎物料與錘頭表面相

互作用，產(chǎn)生高應(yīng)力磨損。被破碎物料一般是巖石、金屬礦石等堅硬的物體，當(dāng)物料硬度超

過錘頭材料硬度時，物料的棱角壓入材料表面使材料發(fā)生塑性流動而擠壓到凹坑的周圍，

材料變形到一定程度，物料被壓碎成顆粒。多個顆粒與凹坑周圍變形材料相接觸，又使之變

形，發(fā)生塑性流動，加工硬化程度進(jìn)一步提高，當(dāng)超過材料的應(yīng)力疲勞極限時，材料形成磨

屑脫落。因此，錘頭的好壞直接影響了破碎機(jī)的破碎效率。

[0003] 目前國內(nèi)市場上錘式破碎機(jī)使用的各種型號的錘頭材料種類很多，最常用的是高錳鋼，在某些場合下高錳鋼錘頭并不耐磨，使用壽命短，其主要原因是高錳鋼需要在較大的

沖擊力場合下才能產(chǎn)生高硬度的表面硬化層，在中、低沖擊力的場合下不耐磨；鍛造低合金

鋼錘頭硬度值低，耐磨性能差；高鉻鑄鐵錘頭具有優(yōu)良的耐磨性能，但是韌性較差，極易發(fā)

生脆性斷裂。各種單一材料均不能滿足實際使用工況條件的要求。

[0004] 錘頭在實際服役過程中不是整個錘面全部用于破碎物料，只有側(cè)面靠近邊緣區(qū)域進(jìn)行破碎，稱為工作區(qū)，隨著錘頭的不斷磨損，工作區(qū)形狀發(fā)生改變，物料對錘頭的磨損方

式也發(fā)生變化，即前期以撞擊鑿削磨料磨損為主，逐漸轉(zhuǎn)為后期以切削沖刷磨損為主，在不

同工況條件下兩種磨損形式所占比例不同。當(dāng)物料與高速旋轉(zhuǎn)的錘頭撞擊時，如果是正面

撞擊，物料尖角會壓入錘面，形成撞擊坑，其沖擊力全部轉(zhuǎn)化為對錘面的壓應(yīng)力，此時錘頭

屬于撞擊鑿削式磨料磨損。當(dāng)物料以一定角度撞擊錘頭時，沖擊力可以分解為垂直錘面的

法向應(yīng)力和平行錘面的切向應(yīng)力，前者使錘頭表面產(chǎn)生沖擊坑，后者對錘頭表面進(jìn)行切削，

形成一道道切削溝槽，則為切削沖刷磨損。

[0005] 錘頭整體根據(jù)工作性質(zhì)可以劃分為錘柄和錘面兩部分，要求錘頭使用部位（錘面）要有高的耐磨性，安裝部位（錘柄）要有高的強(qiáng)韌性。針對所分析的錘頭不同部位要求不同

使用性能的情況，雙金屬復(fù)合是提高錘頭使用壽命的有效途徑，為此，人們開發(fā)了鑲鑄、雙

液和固液等雙金屬復(fù)合錘頭制造工藝。

[0006] 但現(xiàn)有的雙金屬復(fù)合錘頭的制造方法，無論是固液雙金屬工藝還是雙液雙金屬工藝，都只是依靠兩種金屬，自身的相互融合滲透來結(jié)合，由于兩種金屬自身性能的差異，導(dǎo)

致雙金屬結(jié)合部位的鑄造缺陷較多且結(jié)合部位強(qiáng)度偏低，在生產(chǎn)中表現(xiàn)為，工藝難控制，成

品率低；在使用中表現(xiàn)為，雙金屬結(jié)合部位易出現(xiàn)破損、崩塊的現(xiàn)象，甚至斷裂。這種現(xiàn)象極

大地降低了錘頭的使用壽命，有時還會因錘頭斷裂造成設(shè)備的損毀。

[0007] 公開號為CN201530904A的中國專利申請公開了一種破碎機(jī)復(fù)合材料錘頭及其負(fù)壓鑄造方法，該專利描述了采用真空負(fù)壓鑄造方法將WC復(fù)合高錳鋼、合金鋼和普通碳鋼制

備復(fù)合錘頭，但該專利所用WC比重大、價格昂貴、生產(chǎn)成本高，所用基體材料為高錳鋼、合金

鋼或碳鋼硬度低，在沖擊磨損工況下，基體磨損快，對WC顆粒支撐作用小，WC顆粒易剝落，難

以發(fā)揮WC的作用，且用真空負(fù)壓鑄造工藝復(fù)雜。

[0008] 公開號為CN201530904A的中國專利中公開了一種雙液雙金屬復(fù)合錘式破碎機(jī)用錘頭及其制備方法，該方法是在鑄型型腔中錘頭和錘柄之間用燕尾形隔板，然后同時澆注

兩種不同的金屬，冷卻后制得復(fù)合錘頭。該發(fā)明存在的問題是隔板難以完全熔化，影響到錘

頭和錘柄的界面冶金結(jié)合。

[0009] 中國專利申請?zhí)枮镃N201310238299的發(fā)明專利中公開了一種錘式破碎機(jī)的耐磨錘頭及其制備方法,包括錘頭的端部和錘頭的柄部,其特征是:錘頭的端部是高鉻鑄鐵,其

成分按重量百分比為:C:2.40%～3.20%、Si:0.30%～1.50%、Mn:0.50%～2.0%、Cr:12.0%～

18.0%、P:≤0.10%、S:≤0.06%、Ce:0.04%、:0.10%～0.20%，余為鐵；錘頭的柄部是中碳低

合金鋼,其成分按重量百分比為:C:0.30%～0.50%、Si:0.30%～1.0%、Mn:0.70%～1.5%、Cr:

1.0%～3.0%、Mo:0.15%～0.25%、P:≤0.04%，S:≤0.04%、余為鐵。該技術(shù)方案制造錘頭的

高鉻鑄鐵材料中的鉻與碳含量的比例不是最優(yōu)，鉻的含量偏低，起抗磨損作用的鉻的碳化

物數(shù)量少，導(dǎo)致錘頭耐磨性不夠。

[0010] 申請?zhí)枮镃N104722743的中國專利中公開了一種錘式破碎機(jī)復(fù)合錘頭的制備方法，其特征是錘頭的柄部為低碳合金鋼，先從鑄型底部澆注低碳低合金鋼，待鋼液溢出暫停

一段時間，再從上層澆注高鉻鑄鐵，同時高溫鐵液滲入預(yù)置的Al2O3、ZrO2陶瓷顆粒中，使該

復(fù)合錘頭的使用部位形成陶瓷顆粒增強(qiáng)高鉻鑄鐵基復(fù)合材料，該方法中外加的陶瓷顆粒與

高鉻鑄鐵基體難以形成良好的冶金結(jié)合，增加錘頭脆性斷裂風(fēng)險。

[0011] 專利申請?zhí)枮?01110410796的發(fā)明專利公開一種原位合成鋼結(jié)硬質(zhì)合金鑄造復(fù)合錘頭的方法及錘頭，其采用真空消失模鑄造工藝，將Ti粉、石墨粉、W粉和金屬粉末混合，

加入粘結(jié)劑制成粉末涂料膏劑，填充在錘頭鑄件EPS泡沫塑料模型的工作部分補(bǔ)強(qiáng)溝槽或

孔洞內(nèi)，在澆注過程中，利用鋼液的高溫引發(fā)自蔓延合成反應(yīng)，發(fā)生Ti+C→TiC和W+C→WC反

應(yīng)，形成TiC和WC基硬質(zhì)合金相，鋼液填充硬質(zhì)相間隙得到原位合成碳化鈦和碳化鎢鋼結(jié)硬

質(zhì)合金，硬質(zhì)合金鑲嵌在錘頭工作部分鋼基體內(nèi)。使用原位合成鋼結(jié)硬質(zhì)合金鑄造復(fù)合錘

頭的方法制造的錘頭，硬質(zhì)合金與鑄件完全冶金結(jié)合，結(jié)合牢固，在使用過程中具有高耐磨

性和耐沖擊性，并且工藝流程簡單，生產(chǎn)成本低，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。但該制備方法得

到的TiC和WC顆粒在鋼結(jié)硬質(zhì)合金中分布不均勻并易集聚橋接，而且自蔓延合成反應(yīng)劇烈，

基體鋼液滲入較多，鋼結(jié)硬質(zhì)合金塊或合金柱中硬質(zhì)顆粒體積分?jǐn)?shù)小，內(nèi)部組織缺陷較多，

導(dǎo)致錘頭耐磨性不足。

[0012] 專利申請?zhí)枮?01910476887的發(fā)明專利公開一種鋼結(jié)硬質(zhì)合金?ZTA陶瓷復(fù)合耐磨材料制作方法及應(yīng)用，材料制法如下：a.將金屬粉末TiC、C和Fe進(jìn)行配比；采用濕法球磨

制制得金屬粉末；b.將3Y?ZrO2粉體和a?Al2O3粉配制原料粉，稱取聚羧酸鹽分散劑，倒入水

中攪勻后，分別將原料粉、磨球、水和聚酸鹽分散劑倒入高效攪拌磨機(jī)，球磨出漿，攪拌注入

石膏模具成型出板狀坯體，養(yǎng)護(hù)干燥后破碎過篩，裝入高溫匣缽燒結(jié)，制出鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉

末顆粒；c.在制備的鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末中加入含乙基纖維素的松油醇、凡士林和機(jī)油，加熱

搗打練泥；將制備好的泥料和ZTA顆粒在對輥機(jī)擠壓練泥，制成鋼結(jié)硬質(zhì)合金?ZTA陶瓷復(fù)合

耐磨材料顆粒。該材料制作的錘頭密度低、耐磨性好、工藝性好、和基體結(jié)合好。該方法制備

的錘頭中鋼結(jié)硬質(zhì)合金?ZTA陶瓷復(fù)合耐磨塊與基體形成的過渡層薄，兩者之間結(jié)合強(qiáng)度不

高，耐磨塊中鋼結(jié)硬質(zhì)合金顆粒和ZTA顆粒與基體材料的潤濕性較差，使用過程中顆粒容易

脫落，且制備工藝較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容[0013] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明是利用燃燒合成硬質(zhì)相顆粒技術(shù)與鑄滲工藝相結(jié)合的一種以TiC為主的復(fù)相顆粒增強(qiáng)鋼結(jié)硬質(zhì)合金耐磨復(fù)合錘頭及其制造方法，綠色節(jié)

能，成本低廉且易于工業(yè)化生產(chǎn)，使復(fù)合錘頭既保證了錘頭錘柄的高韌性，又提高了錘頭磨

損服役部位錘面的硬度及耐磨性能。

[0014] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭，其由高韌性的基體材料和鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層復(fù)合材料制成，所述鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層為采用合金粉料制成的

一種原位合成TiC與外加的TiC、WC、Al2O3硬質(zhì)陶瓷以及合金碳化物顆粒增強(qiáng)鋼結(jié)硬質(zhì)合金

硬化層。

[0015] 優(yōu)選的是，所述鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層采用合金粉料制成，所述合金粉料包括金屬鈦粉、石墨粉、碳化鈦粉、碳化鎢粉、氧化鋁粉、鉻鐵合金粉、錳鐵合金粉和稀土中的一種或

多種。

[0016] 上述任一方案中優(yōu)選的是，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層設(shè)置在耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭錘面。

[0017] 上述任一方案中優(yōu)選的是，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層厚度為5～150mm。[0018] 上述任一方案中優(yōu)選的是，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層厚度為30～120mm。[0019] 上述任一方案中優(yōu)選的是，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層厚度為5mm。[0020] 上述任一方案中優(yōu)選的是，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層厚度為30mm。[0021] 上述任一方案中優(yōu)選的是，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層厚度為50mm。[0022] 上述任一方案中優(yōu)選的是，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層厚度為100mm。[0023] 上述任一方案中優(yōu)選的是，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層厚度為150mm。[0024] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述合金粉末包含金屬鈦粉30～70wt%、石墨粉10～40wt%、碳化鈦粉5～15wt%、碳化鎢粉1～10wt%、鉻鐵合金粉5～15wt%、錳鐵合金粉1～

10wt%，氧化鋁粉0～5wt%和稀土0～5wt%。

[0025] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述合金粉末包含金屬鈦粉40～60wt%、石墨粉15～25wt%、碳化鈦粉6～12wt%、碳化鎢粉2～8wt%、鉻鐵合金粉6～12wt%、錳鐵合金粉2～8wt%，

氧化鋁粉1～4wt%和稀土1～4wt%。

[0026] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述合金粉末包含金屬鈦粉40wt%、石墨粉10wt%、碳化鈦粉10wt%、碳化鎢粉10wt%、鉻鐵合金粉15wt%、錳鐵合金粉5wt%，氧化鋁粉5wt%和稀土5wt%。

[0027] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述金屬鈦粉粒度18～150μm，石墨粉粒度1.3～45μm，碳化鈦粉粒度20～75μm，碳化鎢粉粒度20～200μm，鉻鐵合金粉粒度45～200μm，錳鐵合金粉

粒度23～180μm，氧化鋁粉粒度2～25μm，稀土粒度5～45μm。

[0028] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述高韌性的基體材料為奧氏體錳鋼或低碳合金鋼。[0029] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述奧氏體錳鋼基體的硬度值為19～22HRC，低碳合金鋼基體的硬度值為30～45HRC。

[0030] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述高韌性的基體材料為奧氏體錳鋼時，其組織為單相奧氏體組織；高韌性基體材料為低碳合金鋼時，其組織為珠光體或低碳馬氏體或貝氏體

組織。

[0031] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層組織包括基體相組織和分布其上的原位合成TiC、外加TiC、WC、Al2O3顆粒相以及合金碳化物。

[0032] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層中原位合成TiC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為10～40%，外加TiC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為10～30%，WC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為5～10%，Al2O3顆

粒相體積百分?jǐn)?shù)為0～5%；合金碳化物體積百分?jǐn)?shù)為1～10%，其余為基體相組織。

[0033] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層中原位合成TiC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為15～35%，外加TiC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為15～35%，WC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為6～8%，Al2O3顆粒

相體積百分?jǐn)?shù)為1～4%；合金碳化物體積百分?jǐn)?shù)為2～8%。

[0034] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述高韌性的基體材料其沖擊功在50～200J范圍內(nèi)。[0035] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層具有良好的耐磨性，其硬度呈梯度變化趨勢，硬度值范圍為45～72HRC。

[0036] 上述任一方案中優(yōu)選的是，耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭的制造方法，利用高溫燃燒反應(yīng)結(jié)合消失模鑄滲工藝，在所述耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭錘面抗磨損區(qū)域形成以

TiC為主復(fù)相顆粒增強(qiáng)的鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層。

[0037] 本發(fā)明還公開上述耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭的制造方法，包括以下步驟：[0038] （1）合金粉混配料；[0039] （2）合金粉料成型；[0040] （3）造型澆注；[0041] （4）熱處理。[0042] 優(yōu)選的是，步驟（1）中按質(zhì)量百分比分別稱取金屬鈦粉、石墨粉、硬質(zhì)陶瓷顆粒和添加劑進(jìn)行配料，并混合均勻。

[0043] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述金屬鈦粉、石墨粉、硬質(zhì)陶瓷顆粒和添加劑的質(zhì)量百分比30～70：15～40：10～30：10～30。

[0044] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述金屬鈦粉、石墨粉、硬質(zhì)陶瓷顆粒和添加劑的質(zhì)量百分比40～60：20～35：15～25：15～25。

[0045] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述金屬鈦粉、石墨粉、硬質(zhì)陶瓷顆粒和添加劑的質(zhì)量百分比35：15：20：30。

[0046] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述金屬鈦粉、石墨粉、硬質(zhì)陶瓷顆粒和添加劑的質(zhì)量百分比50：15：15：20。

[0047] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述金屬鈦粉、石墨粉、硬質(zhì)陶瓷顆粒和添加劑的質(zhì)量百分比65：15：10：10。

[0048] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述硬質(zhì)陶瓷顆粒包括TiC顆粒、WC顆粒、Al2O3顆粒中的一種或幾種。

[0049] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述TiC顆粒、WC顆粒、Al2O3顆粒分別占總原料質(zhì)量百分比為5～15：5～10：0～5。

[0050] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述TiC顆粒、WC顆粒、Al2O3顆粒分別占總原料質(zhì)量百分比為5：10：5。

[0051] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述TiC顆粒、WC顆粒、Al2O3顆粒分別占總原料質(zhì)量百分比為10：5：5。

[0052] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述TiC顆粒、WC顆粒、Al2O3顆粒分別占總原料質(zhì)量百分比為15：5：5。

[0053] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述添加劑包括鉻鐵合金、錳鐵合金或稀土中至少一種。

[0054] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述鉻鐵合金、錳鐵合金、稀土占總原料質(zhì)量百分比為5～15：1～10：0～5。

[0055] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述鉻鐵合金、錳鐵合金、稀土占總原料質(zhì)量百分比為5：1：5。

[0056] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述鉻鐵合金、錳鐵合金、稀土占總原料質(zhì)量百分比為10：5：5。

[0057] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述鉻鐵合金、錳鐵合金、稀土占總原料質(zhì)量百分比為15：10：5。

[0058] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述鉻鐵合金包括低碳鉻鐵、中碳鉻鐵或高碳鉻鐵中一種或幾種。

[0059] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述錳鐵合金包括低碳錳鐵、中碳錳鐵或高碳錳鐵中一種或幾種。

[0060] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述稀土包括稀土硅鐵合金、稀土硅鎂合金或氧化稀土中一種或幾種。

[0061] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟（1）中的混配料投入到型混料機(jī)中混合均勻。

[0062] 上述任一方案中優(yōu)選的是，混合時間為0.5～8h。[0063] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述步驟（2）中合金粉料成型的方法為：將混合均勻的粉末加入水基膠粘劑，調(diào)制成合金粉膏狀體或壓制成預(yù)制體，之后固定在錘頭使用部位的

錘面消失模塑料模型的凹槽上，干燥，涂掛防粘砂耐火涂料。

[0064] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述水基膠粘劑與混合粉末的質(zhì)量比為1:2～100。[0065] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述水基膠粘劑與混合粉末的質(zhì)量比為1:2。[0066] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述水基膠粘劑與混合粉末的質(zhì)量比為1:10。[0067] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述水基膠粘劑與混合粉末的質(zhì)量比為1:50。[0068] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述水基膠粘劑與混合粉末的質(zhì)量比為1:100。[0069] 上述任一方案中優(yōu)選的是，將合金粉膏狀體或預(yù)制體固定在消失模模型的凹槽上后，干燥溫度低于40oC。

[0070] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述水基膠粘劑為聚乙烯醇水溶液或羧甲基纖維素鈉水溶液。

[0071] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述聚乙烯醇質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5%～6%，羧甲基纖維素鈉水溶液質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.5%～6%。

[0072] 上述任一方案中優(yōu)選的是，在步驟(2)中，所述預(yù)制體壓制壓力為1～200MPa。[0073] 上述任一方案中優(yōu)選的是，在步驟(2)中，預(yù)制體固定方法包括粘接到錘頭錘面泡沫塑料表面上或直接固定在錘面泡沫塑料預(yù)留的凹槽中。

[0074] 上述任一方案中優(yōu)選的是，在步驟(2)中，涂掛防粘砂涂料次數(shù)為1～3遍，涂料層厚度為1.0～3.0mm。

[0075] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述涂料層厚度為1.0mm。[0076] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述涂料層厚度為2.0mm。[0077] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述涂料層厚度為3.0mm。[0078] 上述任一方案中優(yōu)選的是，耐火涂料骨料包括石英粉、高鋁粉、剛玉粉、鎂砂粉、鎂橄欖石粉中的一種或幾種。

[0079] 上述任一方案中優(yōu)選的是，涂有防粘砂涂料的鑄件模型在不高于50oC的溫度范圍內(nèi)充分干燥，干燥時間為16～48h。

[0080] 上述任一方案中優(yōu)選的是，錘頭消失模模型中的消失模采用可發(fā)性聚苯乙烯泡沫塑料制成。

[0081] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述造型澆注的操作方法包括：將干燥好的錘頭消失模模型埋箱，干砂振動造型；采用奧氏體錳鋼鋼液或低碳合金鋼鋼液熔煉合格后負(fù)壓澆注。

[0082] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述熔煉奧氏體錳鋼鋼液為高錳鋼、超高錳鋼、中錳鋼及改性高錳鋼中的至少一種，鋼液澆注溫度范圍為1450～1520oC。

[0083] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述低碳低合金鋼鋼液采用質(zhì)量百分比為C：0.15～0.35%，合金元素含量小于4%的低碳合金鋼，鋼液澆注溫度范圍為1500～1580oC。

[0084] 上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟（3）的鑄造工藝為干砂消失模鑄造工藝，干砂為10～60目的石英砂或?qū)氈樯?，澆注時抽真空負(fù)壓度在0.03～0.075MPa之間。

[0085] 上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟（4）中熱處理的操作方法為：將奧氏體錳鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭加熱、固溶后進(jìn)行水韌化處理；將低碳合金鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭

加熱后淬火，冷卻到室溫后回火。

[0086] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述奧氏體錳鋼基硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭水韌化熱處理工藝，是將復(fù)合錘頭加熱到1050～1080oC時保溫1～3h，快速淬入冷水中。

[0087] 上述任一方案中優(yōu)選的是，所述低碳合金鋼基硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭熱處理工藝，是將復(fù)合錘頭加熱到860～1020oC并保溫1～3h，快速淬入水中或在空氣中冷卻，冷卻到室溫

后，在250～500oC的溫度范圍內(nèi)保溫1～3h進(jìn)行回火處理。

[0088] 有益效果：[0089] 本發(fā)明公開了一種耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭及其制造方法，采用燃燒合成硬質(zhì)顆粒技術(shù)與鑄滲工藝相結(jié)合，本發(fā)明采用燃燒合成反應(yīng)原位生成的TiC顆粒以及外加TiC、

WC、Al2O3等硬質(zhì)顆粒對錘頭錘面部位抗磨損區(qū)域進(jìn)行彌散陶瓷顆粒強(qiáng)化，生成耐磨的鋼結(jié)

硬質(zhì)合金硬化層，其錘柄的沖擊功值最高可達(dá)200J，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層的硬度值最高可

達(dá)72HRC，這就使復(fù)合錘頭既保證了錘頭錘柄的高韌性，又提高了錘頭錘面磨損服役部位的

硬度及耐磨性能。其工藝過程包括：1)將按化學(xué)計量比配制好的鈦粉、石墨粉、外加硬質(zhì)顆

粒以及添加劑經(jīng)混和均勻，加入適量的水基粘結(jié)劑攪拌均勻，調(diào)制成合金粉膏狀體或沖壓

成預(yù)制體；2)將合金粉膏狀體貼敷或?qū)⒏稍锖箢A(yù)制體固定在錘頭錘面消失模模型上，后涂

掛防粘砂耐火涂料，干燥，埋箱，干砂振動造型；3)澆注高韌性的奧氏體錳鋼或低碳合金鋼

熔液，高溫鋼液誘發(fā)合金粉膏狀體或預(yù)制體中鈦金屬元素與碳元素發(fā)生燃燒反應(yīng)，原位生

成TiC顆粒，并放出大量的熱，同時高溫鋼液滲入合金顆粒層，與外加的TiC、WC、Al2O3及其它

合金粉末顆粒之間發(fā)生物理和化學(xué)作用，冷卻清理，再經(jīng)熱處理后，即可制造出高韌高硬耐

磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭。

[0090] （1）本發(fā)明通過采用燃燒合成反應(yīng)原位生成的TiC顆粒以及外加TiC、WC、Al2O3等硬質(zhì)顆粒對錘頭錘面抗磨損區(qū)域進(jìn)行彌散硬質(zhì)陶瓷顆粒強(qiáng)化，生成耐磨的鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬

化層，硬質(zhì)陶瓷顆粒體積分?jǐn)?shù)大，體積分?jǐn)?shù)范圍為45～80%，在基體相中分布均勻，其顆粒形

貌和分布情況如附圖圖3和圖5所示。而TiC、WC、Al2O3等顆粒的顯微硬度明顯高于高鉻鑄鐵

中起抗磨損作用鉻的碳化物，其耐磨性能優(yōu)于高鉻鑄鐵，其錘柄的沖擊功范圍在50J～200J

之間，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層的硬度值范圍為最高可達(dá)45～72HRC，使復(fù)合錘頭既保證了錘頭

錘柄的高韌性，又提高了錘頭錘面磨損部位的硬度及耐磨性能；

[0091] （2）添加鉻鐵、錳鐵、WC等合金粉末后，與滲入的基體鋼液相互作用，一方面鉻、錳、鎢元素固溶于基體相中，起固溶強(qiáng)化作用；另一方面熔解重新析出新的合金碳化物，如（Cr,

Fe）3C2、（Cr,Fe）23C6、（Cr,Fe）7C3、（W,Fe）7C3、W6C等，這些碳化物可以細(xì)化晶粒，大幅度提高

基體相的硬度，對硬質(zhì)合金顆粒相的支撐作用大幅度加強(qiáng)；

[0092] （3）本發(fā)明采用的燃燒合成反應(yīng)綠色節(jié)能，原位合成TiC過程中放出大量的熱，大大改善了鑄滲工藝條件，合金化過程更加容易，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層厚度厚，最厚處可達(dá)

150mm，其內(nèi)部組織致密；

[0093] （4）另外，本發(fā)明通過添加TiC、WC和Al2O3等顆粒，起到稀釋Ti+C→TiC和W+C→WC兩個反應(yīng)生成物TiC和WC濃度，實現(xiàn)控制反應(yīng)速度的目的，降低反應(yīng)體系氣體產(chǎn)生量，改善組

織內(nèi)部缺陷及顆粒分布狀態(tài)；同時TiC、WC和Al2O3等顆粒也是性能優(yōu)良的耐磨硬質(zhì)相，可以

提高硬質(zhì)合金層中的硬質(zhì)顆粒相的體積分?jǐn)?shù)，從而達(dá)到提高耐磨性的目的；

[0094] （5）本發(fā)明復(fù)合錘頭生產(chǎn)工藝簡單，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層與錘頭鑄造同時進(jìn)行，大大縮短了復(fù)合錘頭的生產(chǎn)工藝流程，制造成本低，易于產(chǎn)業(yè)化。

附圖說明[0095] 圖1?圖3為高錳鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合材料組織照片；[0096] 圖4?圖6為低合金鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合材料組織照片；[0097] 圖7為利用本發(fā)明制備復(fù)合錘頭示意圖；[0098] 圖8為圖7的剖視圖。[0099] 1、錘柄；2、錘面；3、鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層。具體實施方式[0100] 為了進(jìn)一步了解本發(fā)明的技術(shù)特征，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地闡述。實施例只對本發(fā)明具有示例性的作用，而不具有任何限制性的作用，本領(lǐng)域的技術(shù)人員

在本發(fā)明的基礎(chǔ)上做出的任何非實質(zhì)性的修改，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

[0101] 實施例1[0102] 本發(fā)明一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，包括合金粉混配料、合金粉料成型、造型澆注和熱處理，耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭錘端具有原位生成的TiC顆粒以及外加TiC、WC、

Al2O3等硬質(zhì)顆粒彌散強(qiáng)化的鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層，方法包括以下步驟：

[0103] (1)所述合金粉混配料：按質(zhì)量百分比(30～70)：(10～40)：(10～30)：(10～30)分別稱取金屬鈦粉、石墨粉、硬質(zhì)陶瓷顆粒和添加劑進(jìn)行配料，投入到型混料機(jī)中混合均勻。

[0104] (2)所述合金粉料成型：將上述混合均勻的粉末加入適量的水基膠粘劑，水基膠粘劑與混合粉末的質(zhì)量比為1:2～1:100，攪拌均勻后調(diào)制成合金粉膏狀體或添入模具中壓制

成預(yù)制體，將合金粉膏狀體貼敷或預(yù)制體固定在錘頭錘面消失模模型上，在低于40oC的溫

度下干燥后，涂掛多遍防粘砂涂料，充分干燥。

[0105] (3)所述造型澆注：將干燥好的錘頭消失模模型埋箱，干砂振動造型；奧氏體錳鋼或低碳合金鋼鋼液熔煉合格后負(fù)壓澆注。高溫鋼液與合金粉層接觸引發(fā)Ti與C元素反應(yīng)，原

位生成TiC，并放出大量的熱，同時高溫鋼液滲入合金顆粒層，與外加的TiC、WC、Al2O3及其

它合金粉末顆粒之間發(fā)生物理和化學(xué)作用，制造出高韌高硬耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭。

[0106] (4)所述熱處理：將奧氏體錳鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭加熱到一定溫度并保溫一定時間固溶后進(jìn)行水韌化處理；將低碳合金鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭加熱到一定溫度

并保溫一定時間后淬火，冷卻到室溫后回火。

[0107] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，步驟(1)中，所述硬質(zhì)陶瓷顆粒：由TiC顆?；騑C顆?；駻l2O3顆粒中的一種或幾種組成，其占總原料質(zhì)量百分比為(5～15)：(5～10)：(0～

5)。

[0108] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，步驟(1)中，所述添加劑：由鉻鐵合金、錳鐵合金和稀土組成，其質(zhì)量百分比為(5～15)：(1～10)：(0～5)，鉻鐵合金包括低碳鉻鐵或中碳鉻

鐵或高碳鉻鐵中一種或幾種，錳鐵合金包括低碳錳鐵或中碳錳鐵或高碳錳鐵中一種或幾

種，稀土包括稀土硅鐵合金或稀土硅鎂合金或氧化稀土中一種或幾種。

[0109] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，步驟(1)中，所述在型混料機(jī)中混合均勻時間為0.5～8h。

[0110] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，步驟(2)中，所述水基膠粘劑為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.5～6%的聚乙烯醇(PA)水溶液或0.5～6%的羧甲基纖維素鈉（CMC）水溶液。

[0111] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，在步驟(2)中，所述預(yù)制體壓制壓力為1～200MPa；預(yù)制體固定方法包括用有機(jī)粘接劑粘接到錘頭錘面泡沫塑料表面上或直接固定在

錘面泡沫塑料預(yù)留的凹槽中等方式。

[0112] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，在步驟(2)中，所述涂掛防粘砂涂料次數(shù)一般為1～3遍，涂料層厚度為1.0～3.0mm，涂料骨料包括石英粉、高鋁粉、剛玉粉、鎂砂粉、鎂橄欖

石粉中的一種或幾種。

[0113] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，在步驟(2)中，所述涂有防粘砂涂料的鑄件模型在不高于50oC的溫度范圍內(nèi)充分干燥去除潮氣，干燥過程總時間為16～48h。

[0114] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，在步驟(2)中，所述錘頭消失模模型中的消失模為可發(fā)性聚苯乙烯泡沫塑料。

[0115] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，在步驟(3)中，所述熔煉奧氏體錳鋼鋼液為高錳鋼、超高錳鋼、中錳鋼及改性高錳鋼中任一種，鋼液澆注溫度范圍為1450～1520oC；所述熔

煉低碳合金鋼鋼液為可采用質(zhì)量百分比為C：0.15～0.35%，合金元素含量小于4%的低碳合

金鋼，鋼液澆注溫度范圍為1500～1580oC。

[0116] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，在步驟(3)中，所述鑄造工藝為干砂消失模鑄造工藝，干砂為10～60目的石英砂或?qū)氈樯?，抽真空?fù)壓度控制在0.03～0.075MPa之間。

[0117] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，在步驟(4)中，所述奧氏體錳鋼基硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭水韌化熱處理工藝，是將復(fù)合錘頭加熱到1050～1100oC時保溫1～3h，快速淬入冷水

中；所述低碳合金鋼基硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭熱處理工藝，是將復(fù)合錘頭加熱到860～1020oC

并保溫1～3h，快速淬入水中或在空氣中冷卻，冷卻到室溫后，在250～500oC的溫度范圍內(nèi)

保溫1～3h進(jìn)行回火。

[0118] 本發(fā)明制備的耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭，其由高韌性的基體材料和鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層復(fù)合材料組成，其中鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層為原位合成TiC與外加的TiC、WC、Al2O3以

及合金碳化物等顆粒增強(qiáng)鋼基復(fù)合材料。

[0119] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，其顆粒增強(qiáng)鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層原料中含有金屬鈦粉、石墨粉、碳化鈦粉、碳化鎢粉、氧化鋁粉、鉻鐵合金粉、錳鐵合金粉和稀土，其特征在

于：所述一種原位合成TiC以及外加TiC、WC、Al2O3等復(fù)相顆粒增強(qiáng)鋼基復(fù)合材料，所述原料

中的合金粉末包含粒度18～150μm的金屬鈦粉30～70wt%、粒度1.3～45μm的石墨粉10～

40wt%、粒度20～75μm的碳化鈦粉5～15wt%、粒度20～200μm的碳化鎢粉1～10wt%、粒度45～

200μm的鉻鐵合金粉5～15wt%、粒度23～180μm的錳鐵合金粉1～10wt%，粒度2～25μm的氧化

鋁粉0～5wt%和粒度5～45μm的稀土0～5wt%，利用高溫燃燒反應(yīng)結(jié)合消失模鑄滲工藝，原位

生成TiC顆粒與外加的TiC、WC、Al2O3以及合金碳化物等顆粒增強(qiáng)鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層。

[0120] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，所述的顆粒增強(qiáng)鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層厚度為5～150mm。

[0121] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，所述的顆粒增強(qiáng)鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層組織包括基體相組織和分布其上的原位合成TiC、外加TiC、WC、Al2O3顆粒

相以及少量合金碳化物。

[0122] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，所述的顆粒增強(qiáng)鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層，高韌性的基體材料為奧氏體錳鋼時，其基體相組織為單相奧氏體組織；高韌性基體材料為低

碳合金鋼時，其基體相組織為珠光體或低碳馬氏體或貝氏體組織。

[0123] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，所述的顆粒增強(qiáng)鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層，原位合成的TiC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為10～40%，外加TiC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為10～30%，WC顆粒體積

百分?jǐn)?shù)為5～10%，Al2O3顆粒相體積百分?jǐn)?shù)為0～5%；合金碳化物體積百分?jǐn)?shù)為1～10%，其余

為基體相組織。

[0124] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案是，所述的顆粒增強(qiáng)鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層，所述高韌性的基體材料具有較高的沖擊韌性，其沖擊功在30～200J范圍內(nèi)，奧氏體錳鋼基體

的硬度值19～25HRC，低碳合金鋼基體的硬度值為19～45HRC。鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層具有良

好的耐磨性，其硬度呈梯度變化趨勢，硬度值范圍為45～72HRC。

[0125] 實施例2[0126] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，首先制作錘式破碎機(jī)錘頭泡沫塑料白模，該錘頭為50Kg以上的大中型破碎機(jī)錘頭，根據(jù)錘頭實際使用磨損情況，

在錘面泡沫塑料模型中制作出凹槽，計算出凹槽的體積，得到硬質(zhì)合金粉料的重量。

[0127] 按重量百分比稱取粒度23?45μm的金屬鈦粉1200g、6.5?13μm的石墨粉300g、75μm的碳化鈦粉100g、150μm鑄造碳化鎢粉150g、18μm的氧化鋁粉50g、150μm的高碳鉻鐵粉

100g、80μm的中碳錳鐵粉50g和稀土硅鐵合金粉50g，在型混料機(jī)機(jī)中混合6h，然后加入4%

聚乙烯醇水溶液約600g，在拌和機(jī)中攪拌1.0h制成合金粉料膏狀體。將混合均勻的合金粉

料膏狀體涂覆在錘式破碎機(jī)錘頭泡沫塑料模型錘面預(yù)留的凹槽中，涂覆厚度10～15mm，在

不大于40oC的烘干房內(nèi)干燥12h，也可在自然環(huán)境中充分干燥24h。然后，外掛約0.8～

1.2mm厚的鎂砂粉涂料，在不高于50oC的烘干房內(nèi)干燥24?48h，要求烘干房相對濕度不超

過30%。

[0128] 將干燥好的復(fù)合錘頭泡沫塑料模型及澆注系統(tǒng)組箱，并用30～40目寶珠砂填埋，置于振實臺上振動緊實造型。按國家標(biāo)準(zhǔn)熔煉ZG120Mn13Cr2高錳鋼鋼液，澆注溫度為1450

～1480oC，真空負(fù)壓0.045～0.055MPa，保壓時間10分鐘，澆注結(jié)束后靜置4小時后翻箱、落

砂，清理、打磨后得到復(fù)合錘頭鑄件。

[0129] 將復(fù)合錘頭鑄件加熱到1050～1080oC，并保溫2小時，快速淬入水溫低于40oC的水池中，進(jìn)行水韌化處理。

[0130] 高錳鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層與高錳鋼基體呈冶金結(jié)合，表面質(zhì)量好，合金層厚2

度為10～15mm，硬度40～60HRC，基體高錳鋼的沖擊韌性大于100J／cm ，添加少量的氧化鋁

粉可以提高硬化層的致密度及耐腐蝕性能，對鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層進(jìn)行組織觀察，如圖1?

圖3所示。

[0131] 實施例3[0132] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，首先制作細(xì)碎機(jī)錘頭泡沫塑料白模，該錘頭為50Kg的中小型破碎機(jī)錘頭，入料粒度小于200mm，根據(jù)錘頭實際使

用磨損情況，在錘面泡沫塑料模型上制作出凹槽，計算出凹槽的體積，得到硬質(zhì)合金粉料的

重量。

[0133] 按重量百分比稱取粒度23?45μm的金屬鈦粉500g、6.5?13μm的石墨粉150g、75μm的碳化鈦粉90g、45μm碳化鎢粉50g、75μm的高碳鉻鐵粉60g、80μm的高碳錳鐵粉40g和稀土硅

鐵合金粉10g，在型混料機(jī)機(jī)中混合2h，然后加入2%羧甲基纖維素鈉（CMC）水溶液約400g，

在拌和機(jī)中攪拌0.5h制成合金粉料膏狀體。將混合均勻的合金粉料膏狀體涂覆在錘頭錘面

泡沫塑料模型預(yù)留的凹槽中，涂覆厚度5～10mm，在不大于40oC的烘干房內(nèi)干燥10h，也可

在自然環(huán)境中充分干燥24h。然后，外掛約0.8～1.2mm厚的鎂砂粉涂料，在不高于50oC的烘

干房內(nèi)干燥24～36h，要求烘干房相對濕度不超過30%。

[0134] 將干燥好的復(fù)合錘頭泡沫塑料模型及澆注系統(tǒng)組箱，并用30～40目寶珠砂填埋，置于振實臺上振動緊實造型。按奧氏體錳鋼鑄件國家標(biāo)準(zhǔn)熔煉ZG120Mn7Mo1中錳鋼鋼液，澆

注溫度為1460～1500oC真空負(fù)壓0.050～0.060MPa，保壓時間10分鐘，澆注結(jié)束后靜置4小

時后翻箱、落砂，清理、打磨后得到復(fù)合錘頭鑄件。

[0135] 將復(fù)合錘頭鑄件加熱到1040～1060oC，并保溫1小時，快速淬入水溫低于40oC的水池中，進(jìn)行水韌化處理。

[0136] 中錳鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層與中錳鋼基體呈冶金結(jié)合，表面質(zhì)量好，合金層厚2

度為5～12mm，硬度50～62HRC，基體中錳鋼的沖擊韌性大于50J／cm ?；w選用中錳鋼后，提

高了硬化層平均硬度，鉻鐵、錳鐵和稀土硅鐵的加入提高了硬化層中基體相的強(qiáng)度，使硬質(zhì)

合金硬化層在使用過程中硬化速度加快，提高了初始耐磨性，適用于中小型破碎機(jī)錘頭。

[0137] 實施例4[0138] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，首先制作大型破碎機(jī)錘頭泡沫塑料白模，該錘頭重量在90公斤以上，入料粒度大于400mm，根據(jù)現(xiàn)場錘頭實際使

用磨損情況，在錘面泡沫塑料模型上制作出凹槽，根據(jù)凹槽的形狀和尺寸，設(shè)計得到預(yù)制體

模型的尺寸。

[0139] 按重量百分比稱取粒度23?45μm的金屬鈦粉1800g、6.5?13μm的石墨粉450g、45μm的碳化鈦粉300g、45μm碳化鎢粉150g、75μm的高碳鉻鐵粉200g、75μm的中碳錳鐵粉80g和稀

土硅鐵合金粉20g，在型混料機(jī)機(jī)中混合8h，然后加入6%聚乙烯醇水溶液約300g，在拌和機(jī)

中攪拌1h，將混合均勻的合金粉料添加到模具中壓制成合金預(yù)制體，在不大于40oC的烘干

房內(nèi)干燥6h，也可在自然環(huán)境中充分干燥8～10h，將干燥好的預(yù)制體用有機(jī)粘接劑固定在

錘面塑料模型的凹槽中。然后，外掛約1.5～2.0mm厚的鎂砂粉涂料，在不高于50oC的烘干

房內(nèi)干燥24?48h，要求烘干房相對濕度不超過30%。

[0140] 將干燥好的復(fù)合錘頭泡沫塑料模型及澆注系統(tǒng)組箱，并用30～40目寶珠砂填埋，置于振實臺上振動緊實造型。熔煉ZG120Mn17Cr2超高錳鋼鋼液，澆注溫度為1450～1480oC

真空負(fù)壓0.045～0.055MPa，保壓時間10分鐘，澆注結(jié)束后靜置4小時后翻箱、落砂，清理、打

磨后得到復(fù)合錘頭鑄件。

[0141] 將復(fù)合錘頭鑄件加熱到1080～1100oC，并保溫2.5小時，快速淬入水溫低于40oC的水池中，進(jìn)行水韌化處理。

[0142] 超高錳鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層與超高錳鋼基體呈冶金結(jié)合，表面質(zhì)量好，合金2

層厚度為15～100mm，硬度45～62HRC，基體超高錳鋼的沖擊韌性大于150J／cm。將合金粉料

壓制成合金預(yù)制塊，減少了粘接劑的用量，提高了硬質(zhì)合金硬化層內(nèi)部質(zhì)量及硬質(zhì)陶瓷顆

粒相的體積分?jǐn)?shù)，從而提高了硬化層的耐磨性，適用于大型的破碎機(jī)錘頭。

[0143] 實施例5[0144] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，首先制作水泥熟料破碎機(jī)細(xì)碎機(jī)錘頭泡沫塑料白模，該錘頭為5～12Kg的小型破碎機(jī)錘頭，根據(jù)錘頭實際使用磨

損情況，將錘面泡沫塑料模型制作出凹槽，計算出凹槽的體積，得到硬質(zhì)合金粉料的重量。

[0145] 按重量百分比稱取粒度23?45μm的金屬鈦粉400g、6.5?13μm的石墨粉100g、75μm的碳化鈦粉60g、150μm鑄造碳化鎢粉30g、23μm的氧化鋁粉15g、75μm的高碳鉻鐵粉30g、50μm

的高碳錳鐵粉10g和稀土硅鎂鐵合金粉5g，在型混料機(jī)機(jī)中混合6h，然后加入4%聚乙烯醇

水溶液約600ml，在拌和機(jī)中攪拌1.0h制成合金粉料膏狀體。將混合均勻的合金粉料膏狀體

涂覆在錘式破碎機(jī)錘頭泡沫塑料模型錘面預(yù)留的凹槽中，涂覆厚度10 15mm，在不大于40o

~

C的烘干房內(nèi)干燥12h，也可在自然環(huán)境中充分干燥24h。然后，外掛約1.2～2.0mm厚的石英

砂粉涂料，在不高于50oC的烘干房內(nèi)干燥24?48h，要求烘干房相對濕度不超過30%。

[0146] 將干燥好的復(fù)合錘頭泡沫塑料模型及澆注系統(tǒng)組箱，并用20?40目干石英砂填埋，置于振實臺上振動緊實造型。按耐磨鋼鑄件國家標(biāo)準(zhǔn)熔煉ZG30CrNiMo低碳合金鋼鋼液，澆

注溫度為1520～1580oC，真空負(fù)壓0.055～0.065MPa，保壓時間10分鐘，澆注結(jié)束后靜置2

小時后翻箱、落砂，清理、打磨后得到復(fù)合錘頭鑄件。

[0147] 將復(fù)合錘頭加熱到860～890oC并保溫2h，在空氣中快速冷卻，冷卻到室溫后，在350oC的溫度下保溫2小時進(jìn)行回火。

[0148] 低合金鋼鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層與低合金鋼基體呈冶金結(jié)合，表面質(zhì)量好，合金層厚度為10～15mm，硬度50～68HRC，基體ZG30CrNiMo低碳合金鋼的沖擊韌性大于30J／

2

cm。本實施例中用粗顆粒的鑄造碳化鎢替代碳化鎢粉可以大幅度提高硬化層硬度，加入少

量氧化鋁粉可以提高硬化層的抗高溫氧化性能，基體選用低碳合金鋼既增加了硬化層的硬

度也提高了高溫強(qiáng)度。對鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層進(jìn)行組織觀察，如圖4?圖6所示。

[0149] 實施例6[0150] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，首先制作打鐵機(jī)破碎機(jī)錘頭細(xì)碎機(jī)錘頭泡沫塑料白模，該錘頭為20～50Kg的中型破碎機(jī)錘頭，原料為廢鋼，根據(jù)

錘頭實際使用磨損情況，在錘面泡沫塑料模型上制作出凹槽，計算出凹槽的體積，得到硬質(zhì)

合金粉料的重量。

[0151] 按重量百分比稱取粒度23?45μm的金屬鈦粉600g、6.5?13μm的石墨粉150g、75μm的碳化鈦粉90g、45μm鑄造碳化鎢粉50g、75μm的高碳鉻鐵粉60g、80μm的高碳錳鐵粉40g和稀

土硅鐵合金粉10g，在型混料機(jī)機(jī)中混合2h，然后加入4%聚乙烯醇水溶液約400g，在拌和機(jī)

中攪拌0.5h制成合金粉料膏狀體。將混合均勻的合金粉料膏狀體涂覆在錘頭錘面泡沫塑料

模型預(yù)留的凹槽中，涂覆厚度10 20mm，在不大于40oC的烘干房內(nèi)干燥10h，也可在自然環(huán)

~

境中充分干燥24h。然后，外掛約1.0～1.5mm厚的鎂橄欖石粉涂料，在不高于50oC的烘干房

內(nèi)干燥24?36h，要求烘干房相對濕度不超過30%。

[0152] 將干燥好的復(fù)合錘頭泡沫塑料模型及澆注系統(tǒng)組箱，并用30?40目寶珠砂填埋，置于振實臺上振動緊實造型。熔煉ZG120Mn17Cr2超高錳鋼鋼液，澆注溫度為1450～1480oC真

空負(fù)壓0.045～0.055MPa，保壓時間10分鐘，澆注結(jié)束后靜置4小時后翻箱、落砂，清理、打磨

后得到復(fù)合錘頭鑄件。

[0153] 將復(fù)合錘頭鑄件加熱到1080?1100oC，并保溫2小時，快速淬入水溫低于40oC的水池中，進(jìn)行水韌化處理。

[0154] 超高錳鋼基鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層與超高錳鋼基體呈冶金結(jié)合，表面質(zhì)量好，合金2

層厚度為10～20mm，硬度45～62HRC，基體超高錳鋼的沖擊韌性大于150J／cm 。本實施例通

過選擇添加鑄造碳化鎢和超高錳鋼基體材料，其鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層韌性高、耐磨性好，可

以用來破碎韌性較好的被破碎物料，避免錘頭錘面掉塊或斷裂現(xiàn)象發(fā)生，是原使用高錳鋼

材質(zhì)錘頭使用壽命的3?4倍。

[0155] 實施例7[0156] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層厚度為5mm。

[0157] 實施例8[0158] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層厚度為30mm。

[0159] 實施例9[0160] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層厚度為150mm。

[0161] 實施例10[0162] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，所述合金粉末包含金屬鈦粉30wt%、石墨粉30wt%、碳化鈦粉10wt%、碳化鎢粉5wt%、鉻鐵合金粉10wt%、錳鐵合金粉

10wt%，氧化鋁粉2.5wt%和稀土2.5wt%。

[0163] 實施例11[0164] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，合金粉末包含金屬鈦粉40wt%、石墨粉10wt%、碳化鈦粉10wt%、碳化鎢粉10wt%、鉻鐵合金粉15wt%、錳鐵合金粉

5wt%，氧化鋁粉5wt%和稀土5wt%。

[0165] 實施例12[0166] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，合金粉末包含金屬鈦粉70wt%、石墨粉10wt%、碳化鈦粉5wt%、碳化鎢粉1wt%、鉻鐵合金粉5wt%、錳鐵合金粉4wt%，

氧化鋁粉2.5wt%和稀土2.5wt%。

[0167] 實施例13[0168] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，金屬鈦粉粒度18μm，石墨粉粒度1.3μm，碳化鈦粉粒度20μm，碳化鎢粉粒度20μm，鉻鐵合金粉粒度45μm，錳鐵合金粉

粒度23μm，氧化鋁粉粒度2μm，稀土粒度5μm。

[0169] 實施例14[0170] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，金屬鈦粉粒度100μm，石墨粉粒度20μm，碳化鈦粉粒度40μm，碳化鎢粉粒度100μm，鉻鐵合金粉粒度100μm，錳鐵合

金粉粒度90μm，氧化鋁粉粒度10μm，稀土粒度20μm。

[0171] 實施例15[0172] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，金屬鈦粉粒度150μm，石墨粉粒度45μm，碳化鈦粉粒度75μm，碳化鎢粉粒度200μm，鉻鐵合金粉粒度200μm，錳鐵合

金粉粒度180μm，氧化鋁粉粒度25μm，稀土粒度45μm。

[0173] 實施例16[0174] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，所述鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層中原位合成TiC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為10%，外加TiC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為30%，WC顆粒體積百

分?jǐn)?shù)為10%，Al2O3顆粒相體積百分?jǐn)?shù)為5%；合金碳化物體積百分?jǐn)?shù)為10%，其余為基體相組

織。

[0175] 實施例17[0176] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，所述鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層中原位合成TiC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為20%，外加TiC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為20%，WC顆粒體積百

分?jǐn)?shù)為7%，Al2O3顆粒相體積百分?jǐn)?shù)為2%；合金碳化物體積百分?jǐn)?shù)為6%，其余為基體相組織。

[0177] 實施例18[0178] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，所述鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層中原位合成TiC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為40%，外加TiC顆粒體積百分?jǐn)?shù)為30%，WC顆粒體積百

分?jǐn)?shù)為10%，Al2O3顆粒相體積百分?jǐn)?shù)為5%；合金碳化物體積百分?jǐn)?shù)為10%，其余為基體相組

織。

[0179] 實施例19[0180] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，金屬鈦粉、石墨粉、硬質(zhì)陶瓷顆粒和添加劑的質(zhì)量百分比30：40：20：10。

[0181] 實施例20[0182] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，金屬鈦粉、石墨粉、硬質(zhì)陶瓷顆粒和添加劑的質(zhì)量百分比50：15：15：20。

[0183] 實施例21[0184] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，金屬鈦粉、石墨粉、硬質(zhì)陶瓷顆粒和添加劑的質(zhì)量百分比65：15：10：10。

[0185] 實施例22[0186] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，TiC顆粒、WC顆粒、Al2O3顆粒分別占總原料質(zhì)量百分比為5：10：5。

[0187] 實施例23[0188] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，TiC顆粒、WC顆粒、Al2O3顆粒分別占總原料質(zhì)量百分比為10：5：5。

[0189] 實施例24[0190] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，TiC顆粒、WC顆粒、Al2O3顆粒分別占總原料質(zhì)量百分比為15：5：5。

[0191] 實施例25[0192] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，鉻鐵合金、錳鐵合金、稀土占總原料質(zhì)量百分比為5：1：5。

[0193] 實施例26[0194] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，所述鉻鐵合金、錳鐵合金、稀土占總原料質(zhì)量百分比為10：5：5。

[0195] 實施例27[0196] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，所述鉻鐵合金、錳鐵合金、稀土占總原料質(zhì)量百分比為15：10：5。

[0197] 實施例28[0198] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，水基膠粘劑與混合粉末的質(zhì)量比為1:2。

[0199] 實施例29[0200] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，所述水基膠粘劑與混合粉末的質(zhì)量比為1:50。

[0201] 實施例30[0202] 一種耐磨復(fù)合錘頭的制造方法，和實施例1相似，不同的是，所述水基膠粘劑與混合粉末的質(zhì)量比為1:100。

[0203] 本發(fā)明公開了一種耐磨鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合錘頭及其制造方法，采用燃燒合成硬質(zhì)顆粒技術(shù)與鑄滲工藝相結(jié)合，本發(fā)明采用燃燒合成反應(yīng)原位生成的TiC顆粒以及外加TiC、

WC、Al2O3等硬質(zhì)顆粒對錘頭錘面部位抗磨損區(qū)域進(jìn)行彌散陶瓷顆粒強(qiáng)化。

[0204] 采用上述實施例制備的復(fù)合錘頭生成耐磨的鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層，其錘柄的沖擊功值最高可達(dá)200J，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層的硬度值最高可達(dá)72HRC，這就使復(fù)合錘頭既保證

了錘頭錘柄的高韌性，又提高了錘頭錘面磨損服役部位的硬度及耐磨性能。本發(fā)明通過采

用燃燒合成反應(yīng)原位生成的TiC顆粒以及外加TiC、WC、Al2O3等硬質(zhì)顆粒對錘頭錘面抗磨損

區(qū)域進(jìn)行彌散硬質(zhì)陶瓷顆粒強(qiáng)化，生成耐磨的鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層，硬質(zhì)陶瓷顆粒體積分

數(shù)大，體積分?jǐn)?shù)范圍為45～80%，在基體相中分布均勻，其顆粒形貌和分布情況如附圖圖3和

圖5所示。而TiC、WC、Al2O3等顆粒的顯微硬度明顯高于高鉻鑄鐵中起抗磨損作用鉻的碳化

物，其耐磨性能優(yōu)于高鉻鑄鐵，其錘柄的沖擊功范圍在50J～200J之間，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化

層的硬度值范圍為最高可達(dá)45～72HRC，使復(fù)合錘頭既保證了錘頭錘柄的高韌性，又提高了

錘頭錘面磨損部位的硬度及耐磨性能；

[0205] 本發(fā)明添加鉻鐵、錳鐵、WC等合金粉末后，與滲入的基體鋼液相互作用，一方面鉻、錳、鎢元素固溶于基體相中，起固溶強(qiáng)化作用；另一方面熔解重新析出新的合金碳化物，如

（Cr,Fe）3C2、（Cr,Fe）23C6、（Cr,Fe）7C3、（W,Fe）7C3、W6C等，這些碳化物可以細(xì)化晶粒，大幅度

提高基體相的硬度，對硬質(zhì)合金顆粒相的支撐作用大幅度加強(qiáng)；

[0206] 本發(fā)明采用的燃燒合成反應(yīng)綠色節(jié)能，原位合成TiC過程中放出大量的熱，大大改善了鑄滲工藝條件，合金化過程更加容易，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層厚度厚，最厚處可達(dá)150mm，

其內(nèi)部組織致密；

[0207] 另外，本發(fā)明通過添加TiC、WC和Al2O3等顆粒，起到稀釋Ti+C→TiC和W+C→WC兩個反應(yīng)生成物TiC和WC濃度，實現(xiàn)控制反應(yīng)速度的目的，降低反應(yīng)體系氣體產(chǎn)生量，改善組織

內(nèi)部缺陷及顆粒分布狀態(tài)；同時TiC、WC和Al2O3等顆粒也是性能優(yōu)良的耐磨硬質(zhì)相，可以提

高硬質(zhì)合金層中的硬質(zhì)顆粒相的體積分?jǐn)?shù)，從而達(dá)到提高耐磨性的目的。

[0208] 本發(fā)明復(fù)合錘頭生產(chǎn)工藝簡單，鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬化層與錘頭鑄造同時進(jìn)行，大大縮短了復(fù)合錘頭的生產(chǎn)工藝流程，制造成本低，易于產(chǎn)業(yè)化。

[0209] 需要說明的是，以上實施例僅是為了理解本發(fā)明，本發(fā)明不限于該實施例，凡在本發(fā)明的技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的技術(shù)特征的添加、等同替換或修改，均應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)

范圍。