破碎機錘頭材質的選擇及（jí）改性

這是（shì）解決關於提高錘頭耐磨性，延長其使用壽命問題的較主（zhǔ）要、較根本的方式。下麵主（zhǔ）要介紹以下這種（zhǒng）：改（gǎi）性高（gāo）錳鋼板錘和錘頭的（de）研製。

錘式破（pò）碎機的關鍵部件（jiàn）是板錘和錘頭（tóu），其安全性、可靠性、耐磨性和使用壽命等性能（néng），直接影響破碎機的安全生產、正常運行及生產成本（běn）。有一個例子（zǐ），曾有（yǒu）一個工廠所（suǒ）用的破碎機是PC1600×1600錘式破碎機，試用過很多廠家提供的高錳鋼板錘和錘頭，但有的使用時出現掉塊和斷裂，有的工作表麵出現嚴（yán）重的犁溝和流變，隻能使用1到3個月。為此，該廠（chǎng）與一家有限公司合作（zuò），共（gòng）同開發研製了一種改性高錳鋼板錘和錘頭。並經過幾年的（de）使用證（zhèng）明，這（zhè）種（zhǒng）板錘和錘頭能夠有效避免上述問題，使用壽命和（hé）抗磨損能力較以往（wǎng）所用的普通高錳鋼產（chǎn）品提高了（le）一倍以上。

⑴ 高錳鋼板錘（chuí）和錘（chuí）頭的缺點

高（gāo）錳鋼板錘和錘（chuí）頭的鑄態組織是奧（ào）氏體和（hé）碳化物，經過水韌處理（lǐ）後為單一的奧氏（shì）體組織，具有較高（gāo）的韌（rèn）性，在強烈的衝擊工況條件下，其表麵能夠（gòu）產生加工硬化層，從而使其具有較好（hǎo）的耐磨（mó）性。但因石（shí）灰石硬度較低，在中低衝擊應力下，高錳鋼板錘和錘頭表麵不（bú）能形成足夠的加工硬化層，因此其工作（zuò）表麵硬度不夠高，磨損較（jiào）快。另外，高（gāo）錳鋼在三百度以下時，其內部組織的晶界周圍會產生炭化物的重新析出，使比較完整致密的機體被碳化物割裂開。這樣，硬度低於碳化物的機體先（xiān）被磨損，從而使碳化物凸現出來；而凸現出來的碳化物被劃傷、擊碎或脫落（luò），又失（shī）去了對機體的保護作用，使機體進一步磨損。如此循（xún）環往複，致（zhì）使高錳鋼板錘和錘頭被很（hěn）快磨損，使用壽命短。

⑵ 改性高錳鋼板錘和錘頭材質元素的選擇

高錳鋼的耐磨性（xìng）主要取決於其工（gōng）作表麵的加工硬化能力。據此（cǐ），我們在（zài）設計改性（xìng）高錳鋼板錘和錘頭的化學成分（fèn）時，加入（rù）了鉻（Cr）、鉬（mù）（Mo）、鈦（Ti）、釩（V）和稀土元素（sù），以降低奧氏體的（de）穩定性，使其（qí）機體（tǐ）上形成大量微小的第二相質點，阻止位錯（cuò）運動，從而，強化了基體；並且在奧氏（shì）體上彌散析出球狀炭化（huà）物，淨化晶界，改善夾雜物的形態和分布，實現綜合（hé）強化。從（cóng）而使改性高錳鋼（gāng）板錘（chuí）和錘頭具有高韌性、高強度和良好的抗磨損性（xìng）能。

①碳含量

碳是影響鋼的各種性能的主導元素（sù）。在（zài）一定範（fàn）圍內，碳含量增加，鋼的硬（yìng）度、破壞強度（dù）、屈服強度和耐磨性能都增加。但當大於1.4%時（shí），鋼的韌性就會降（jiàng）低，並出現粗大的沿晶界分布的炭化物，給消除炭化物的（de）固溶處理帶來困難。因此應控製碳含量在1.1～1．2%。

②錳含量

錳是一個較為強烈的（de）晶界炭（tàn）化（huà）物形成元素，由其形成穩定的奧（ào）氏體（含量低時不能滿足奧氏體的形成條件）；它又是個過（guò）熱敏感（gǎn）元素，隨著錳含量的增加，鋼的強度、耐磨性也增加（jiā）。但當錳含（hán）量大於（yú）1.4%時，鋼的各種性能就不再提（tí）高，且生成錳的碳化物，易產生粗大的柱轉狀晶，給熱處理帶來困難，並會加大鑄造收縮（suō），降低鋼的導熱性能，從而易導致各種鑄（zhù）造缺陷。所以，宜控製錳含量在11.5%～12.5%。

③矽含量（liàng）

矽有顯著的固溶強化作用，增加剛的致（zhì）密性、提高耐磨性。當矽含量〈0.3%時，鋼中氧（yǎng）化錳含量增加，將促（cù）進熱裂，不能保證脫氧；矽含量過（guò）高時，會降低碳在其中的溶解度，促進炭化物沿晶界析出，使韌性降低。故矽含量通常控製在矽含量0.3～0.7%。

④其（qí）他元素

鉻（Cr）能顯著提高鋼的（de）淬透性（xìng），固溶強化基體，促進（jìn）鐵素體的形成，降低奧氏體的穩定性，提高加工硬化能力，鉻含量一般應控製在鉻含量為1.8～2.2%；

鉬能（néng）夠溶入奧氏體，可大幅（fú）度提高鋼的淬透性、回（huí）火穩定性以及細化晶粒，還有控製回火脆性（xìng）、改善衝擊韌性的作用，鉬宜控製（zhì）在0.25%～0.4%；

鈦、釩（fán）和（hé）稀土元素主要用作（zuò）變質（zhì）劑，可（kě）淨化晶界，細化晶粒，在奧氏體基（jī）體上彌散析出球狀炭化物，以（yǐ）實現綜合強（qiáng）化，其含量甚微；

錳鐵中含有較高（gāo）的磷，是對鋼有害的元素，它與鐵錳形成低（dī）熔點的磷酸鹽，含量過高時，會（huì）形成磷共晶，使鑄件開裂，對衝擊韌性和耐磨性均不利（lì），其含量應控製在小於（yú）0.07%。

⑶製造工藝

①熔煉

在500kg堿性爐襯中頻感應爐中，采用不氧化法熔（róng）煉。先根據爐料、鐵合金的化學（xué）成分和吸收率進行鋼的配料計算，然後熱爐裝料以防止（zhǐ）帶入氣體，錳鋼隨料加入，溶化期間用大功率送電，當鋼溶化90%時，測量鋼液溫度，避免鋼液溫度過高，當鋼（gāng）液溫度達到1500度時，取樣做爐前化（huà）學成（chéng）分分（fèn）析，然後根（gēn）據分析結（jié）果（guǒ），加入鐵合金調整所需要的各種金屬元素。在鋼液溫度達到1550度時出鋼。采取插入法（fǎ）在鋼包中衝鋁終脫氧，加鋁後用強製置入法迅速向鋼（gāng）液中加入調製劑，待鋼液表麵將（jiāng）要結膜時迅速（sù）澆注（zhù）。

②鑄造

鑄造是影響鑄（zhù）件質量的一個重要（yào）環節，要嚴格執行鑄造工藝，澆注工藝和清理工藝。我們采取定向凝固（gù）工（gōng）藝澆注，澆注溫度控製在1460～1480度。因澆注溫度（dù）低，要注（zhù）意澆冒口係（xì）統通暢，使鋼液能平穩而暢通的快速（sù）充型（xíng）和有效補縮，防止產生冷裂，改（gǎi）善鑄造一次結晶組織（zhī），消除柱狀晶，創造形成等軸晶的熱力學條件，減（jiǎn）少晶見缺（quē）陷和偏析，提高鋼的致密性，保證鑄件具有（yǒu）良好的機械性能。

③熱處理

鑄態的板錘（chuí）和錘頭（tóu）比較脆，因此（cǐ）不能鑄態使用，必須經（jīng）過固熔處理（水韌處理）。板錘和錘頭的入爐溫（wēn）度在400度以下，然（rán）後，隨著溫度的升高，分階段進行梯形保溫（wēn），等到爐溫達到（dào）1050度時保溫20到24小時，完（wán）成炭化物（wù）的分解，碳、錳等元素溶入（rù）奧氏體，並使其均勻化。等到爐溫達到1100度時打開爐門（mén），把工件迅速放入水池淬火。淬火采用大容積（jī）水池，流動水處理，既在水池上方讓熱水溢處。水池內的水的溫度嚴格控製在20到40度之間。淬火完成後，取出工件空氣中自然冷卻。

⑷使用效果（guǒ）

改性高錳鋼板（bǎn）錘和破碎機錘頭在經（jīng）過變質處理後，細化了晶粒，使其耐磨性提高，且有較（jiào）好的韌性，有效的防（fáng）止了在（zài）強烈（liè）衝擊狀況下的斷裂（liè）和掉塊問題，其表麵加工硬化（huà）能力也（yě）得到提高。普通高錳鋼和改性高錳（měng）鋼板錘的使用性能對比如下表4-3。
表4-3  性能對比表（biǎo）

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