一种复合耐磨镐头的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合耐磨镐头的制备方法，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于镐头铸型的型腔内，合金粉芯棒材捆占镐头总体积的２０％～６０％，然后把熔化的基体金属液浇入镐头的铸型型腔内，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合耐磨镐头。既具有基体金属的高强度和高韧性，又具有硬质相的高硬度和高抗磨性，能够同时承受高压和强烈磨损，具有使用寿命长、价格低廉、制备简单的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种镐头的制备，特别是涉及一种铁路捣固机械用复合耐磨 镐头的制备方法，该方法制备的复合耐磨镐头，其中含有柱状硬质点，实现 了耐磨性与强韧性的有机统一，使镐头的整体机械性能显著提高。
技术介绍
铁轨是铺设在枕木上的，而枕木下面铺垫的是碎石。列车在高速运行时 产生强烈震动，是碎石发生移动，从而导致枕木甚至是铁轨发生位移，进而 威胁到列车运行的安全。为了保障铁路轨道稳固、安全，必须对铁路路轨、 路基进行及时地养护，其中一项重要的工作就是将碎石捣固。目前使用的捣固机械是一种镐体，其前端为镐头，后部为镐把，镐头与 镐把之间采用整体铸造或锻造而成为一体。为了控制成本，镐头与镐把采用 同样的材料制成，选用材料强度较差，导致镐头极易磨损。反而影响了镐体 整体的使用寿命，提高了养护捣固机械的成本。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本专利技术的目的在于，提供一种复 合耐磨镐头的制备方法，该方法制备的复合耐磨镐头，由高硬度柱状硬质点 和高韧性基体金属两部分复合而成，既具有基体金属的高强度和高韧性，又 具有硬质相的高硬度和高抗磨性，能够同时承受高冲击和强烈磨损，具有使 用寿命长、价格低廉、制备简单等特点，能够大幅降低铁轨养护捣固机械成 本。为了实现上述任务，本专利技术采取如下的技术解决方案 ，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于镐头铸型的型腔内，合金粉芯棒材捆占镐头总体积的20% 60%，然后把熔化的基体金属液浇入镐头的铸型型腔内，在基体金属的热作 用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基 体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝 固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性高强度 的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合耐磨镐 头。采用本专利技术的方法制备的复合耐磨镐头具有以下优点1、 由于采用合金粉芯棒材，内部填充合金粉末，在基体金属液的高温 作用下，合金粉芯棒材中的合金粉末烧结、溶解、扩散，与基体金属液发生 冶金化合反应，同时由于合金粉末的吸热作用，降低了局部的温度，縮短了 结晶过程，阻碍了合金元素的进一步扩散，从而使合金元素在原位富集，晶 粒显著细化，析出大量弥散的高硬度的硬质化合物，凝固后便形成了镶嵌在 基体金属中的宏观上呈棒状的硬质相，并与基体金属形成良好的冶金过渡结 合，界面结合牢固，解决了硬质相脱落、碎裂的难题，耐磨性与强韧性有机 统一，整体性能显著提高。2、 合金粉末可根据镐头的使用要求进行配比，成分可调，适应性广。3、 由于合金粉芯棒材不含粘结剂等杂质，因此不会产生夹渣气孔等缺 陷，内部组织性能优良。4、 本专利技术的复合成型工艺可控性强、成品率高、生产质量稳定，便于 大规模生产。5、 根据使用工况，柱状硬质点在基体中的比例可调，并分布均匀；6、 根据镐头的结构，可对镐头实现表面复合、区域局部复合或整体复合.7、 根据捣固介质，可调整柱状硬质点的直径大小和分布间距，可从毫米级向微米级调整，镐头的整体力学性能大幅提高。附图说明图l是复合耐磨镐头制备工艺示意图； 图2是复合耐磨镐头结构剖视图。 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明具体实施例方式参见附图，按照本专利技术的技术方案，制备一定直径和合金粉末配比的 合金粉芯棒材l,以一定尺寸和一定比例的合金芯棒材扎制成捆，布置于镐 头铸型2的型腔内，合金粉芯棒材捆占镐头总体积的20% 60%，然后把熔化 的基体金属3液浇入镐头的铸型型腔内，在基体金属3的热作用下，合金粉芯 棒材l发生熔化、溶解，合金粉芯棒材1中的大量合金元素与基体金属液3产 生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状 硬质相4与基体金属3冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性高强度的金属为 基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合耐磨镐头。上述合金粉芯棒材l直径为①2mm ①10mm，其外皮为低碳钢管壁厚为 0.1 lrnm，芯部为粒度为50 200目的合金粉末。上述合金粉芯棒材l芯部的合金粉末由高碳铬铁粉构成，根据需要可添 加钼铁粉、钨铁粉、硅铁粉、锰铁粉等合金粉。上述合金粉末也可以由碳化钨、碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅、氮 化钛粉末中的一种或几种构成。上述基体金属3是高锰钢、低碳钢、合金钢、灰口铸铁、球墨铸铁等公 知的铸钢或铸铁中的一种。以下是专利技术人给出的实施例，本专利技术并不限于以下实施例。 实施例l:制备高铬合金为硬质相、A3钢为基体的棒状复合耐磨镐头1、选用3mm直径的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1内装入的合金粉末为高碳铬铁粉，粒度100 150目，裁剪成与镐头高度相同的高 度；2、 采用树脂砂按照铸造工艺要求制作镐头铸型2;3、 将合金粉芯棒材捆按照占镐头的50%的体积比例，布置于镐头铸型 2的型腔内；4、 选用A3钢作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1600'C出炉， 将钢液浇入镐头铸型2的型腔内，注满为止；5、 室温冷却，待基体金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制 成高铬合金为棒状硬质相4、 A3钢为基体金属3的复合耐磨镐头。当然，根据实际需要，合金粉末也可以选择高碳铬铁粉与钼铁粉、钨铁 粉、硅铁粉、锰铁粉的混合物。实施例2:制备碳化钩为硬质相、A3钢为基体的棒状复合耐磨镐头1、 选用5mm直径的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1内装入 的合金粉末为碳化鸨合金粉，粒度150目，裁剪成与镐头高度相同的长度；2、 采用树脂砂按照铸造工艺要求制作镐头铸型2;3、 将合金粉芯棒材1按照占镐头40%的体积比例，预置在镐头型腔内；4、 选用A3钢作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1600'C出炉， 将钢液浇入铸型2的型腔内，注满为止；5、 室温冷却，待基体金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制 成碳化钨为棒状硬质相4、 A3钢组织为基体组织3的复合耐磨镐头。 实施例3:制备碳化钩为硬质相、高锰钢为基体的棒状复合耐磨镐头1、 选用8mm直径的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1内装入 的合金粉末为碳化钨合金粉，粒度50-80目，裁剪成与镐头高度相同的长度;2、 采用树脂砂按照铸造工艺要求制作镐头铸型2;3、 将合金粉芯棒材1按照占镐头60%的体积比例，预置在镐头型腔内；4、 选用高锰钢Mnl3作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1650 "C出炉，将钢液浇入铸型2的型腔内，注满为止；5、 室温冷却，待基体金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制 成碳化钨为棒状硬质相4、高锰钢组织为基体组织3的复合耐磨镐头。上述实施例2、 3中，按照不同的需求，合金粉末还可以选择碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅或氮化钛粉末中的一种或几种混合物。上述实施例中，按照不同的需求，基体金属3还可以选择灰口铸铁或球墨铸铁，均能够制成合格的复合耐磨镐头。权利要求1、，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于镐头铸型的型腔内，合金粉芯棒材捆占镐头总体积的20％～60％，然后把熔化的基体金属液浇入镐头的铸型型腔内，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合耐磨镐头的制备方法，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于镐头铸型的型腔内，合金粉芯棒材捆占镐头总体积的２０％～６０％，然后把熔化的基体金属液浇入镐头的铸型型腔内，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合耐磨镐头。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许云华，刘文刚，岑启宏，牛立斌，付永红，武宏，王永平，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]