破碎機錘頭材質的選擇及改性

這（zhè）是（shì）解決關於提高錘頭耐磨性，延長其使用壽命問題的較（jiào）主要、較根本的方式。下麵主要介紹以下這種：改性高錳鋼板錘和錘頭的研（yán）製。

錘式（shì）破碎機的關鍵部（bù）件是板錘和錘頭，其安全性、可（kě）靠（kào）性、耐磨性（xìng）和使用壽命等性（xìng）能，直接影響（xiǎng）破碎機（jī）的安（ān）全生產、正（zhèng）常運行及生產成本。有一（yī）個例子，曾有（yǒu）一個工廠所用（yòng）的破碎機是PC1600×1600錘式破（pò）碎機（jī），試用過很多廠（chǎng）家提供的（de）高錳鋼板（bǎn）錘和錘頭，但有的使用時出現掉塊和斷裂（liè），有的工作表麵出（chū）現（xiàn）嚴重的犁溝和流變，隻（zhī）能使用1到3個月。為此（cǐ），該廠與一家有限公司合作，共同開（kāi）發研製了一種改性高錳鋼（gāng）板錘和錘頭。並經過幾（jǐ）年的使用證明，這（zhè）種板錘和錘頭能夠有效避免（miǎn）上述問題，使用（yòng）壽命和抗磨損能力較以往（wǎng）所用的普通高錳鋼產品提高了一（yī）倍以上。

⑴ 高錳鋼板錘（chuí）和錘頭的缺點（diǎn）

高錳鋼板錘和錘頭（tóu）的鑄態組織（zhī）是（shì）奧（ào）氏體和（hé）碳化物，經過水韌處理後為單一的奧氏體組織，具有較高的韌性，在強烈的衝擊工況條件下，其表麵（miàn）能夠產生加工硬（yìng）化層，從而使其具有較好的耐（nài）磨性（xìng）。但因石灰石硬度較低，在（zài）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（jiā）工硬化層，因此其（qí）工作表麵硬度不夠高（gāo），磨損（sǔn）較快。另（lìng）外（wài），高（gāo）錳鋼在（zài）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（zhěng）致密的機體被碳化物割裂開。這樣，硬度低於碳化物的（de）機體先被磨損，從而使碳化物凸現出來；而凸現出來的碳化物被劃（huá）傷、擊碎或脫落，又失去了對機體的保護作用，使機體進一步磨損。如此循環往（wǎng）複，致使（shǐ）高錳（měng）鋼板（bǎn）錘和錘頭被很快磨損，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（mó）性主要取（qǔ）決（jué）於（yú）其工作表麵的加工硬化能力。據此，我們在設計改（gǎi）性高錳鋼板錘和錘頭的化學成分時，加入了鉻（gè）（Cr）、鉬（Mo）、鈦（Ti）、釩（V）和（hé）稀土元素，以降低奧氏體的穩定性，使其機體上（shàng）形成（chéng）大量微小的第（dì）二相質點，阻止位錯運動，從而，強化了基體；並且在（zài）奧氏體（tǐ）上彌散析出球狀炭（tàn）化物，淨化晶界，改善夾雜（zá）物的形態和分布，實現綜合（hé）強化。從而使改性高錳鋼板錘和錘頭具有高韌性、高強度和良好的抗磨損（sǔn）性能。

①碳含量

碳是（shì）影響鋼的各種性能的主導元（yuán）素。在一定範圍內，碳（tàn）含量增加，鋼的硬度、破壞強（qiáng）度、屈服強度和耐磨性能都增（zēng）加。但當大於1.4%時，鋼的韌性就會（huì）降低，並出現粗（cū）大的沿晶界分布的炭化（huà）物，給消除炭化物的固溶處理帶來困難。因此應（yīng）控製（zhì）碳含量在1.1～1．2%。

②錳含量

錳是一個較為強烈的晶界炭化物（wù）形（xíng）成元素，由其形成穩定（dìng）的奧氏體（含量低時不能滿足奧氏體的形（xíng）成條件）；它又是個過熱敏感元素，隨著錳含量的（de）增加，鋼的強度、耐磨（mó）性也增加（jiā）。但當錳含量大於1.4%時，鋼的各種性能就不再提高，且（qiě）生成錳的碳化物，易產生粗大（dà）的柱轉狀晶（jīng），給熱處理帶來困難（nán），並會加大鑄造收縮，降低鋼的導熱性能，從而易導致各種鑄造（zào）缺陷。所以，宜控製錳含（hán）量在（zài）11.5%～12.5%。

③矽含量

矽有顯著的固溶強化作用，增加剛的致密性、提高（gāo）耐（nài）磨性。當矽（guī）含（hán）量〈0.3%時，鋼中氧（yǎng）化錳含量增加（jiā），將促進（jìn）熱裂，不能保證脫氧（yǎng）；矽含量過（guò）高時，會降低碳在其中（zhōng）的溶解度，促進炭化物沿晶界析出（chū），使韌性降低。故矽含量通常（cháng）控製在矽（guī）含量0.3～0.7%。

④其他元素（sù）

鉻（Cr）能顯著提（tí）高（gāo）鋼的淬透性，固溶強化基體，促進鐵（tiě）素體的形成，降低奧氏體的穩定性，提高加工硬（yìng）化能力，鉻含量一般應控製在鉻含量為1.8～2.2%；

鉬能夠溶入奧氏（shì）體，可大幅度提高鋼的淬透性、回（huí）火穩（wěn）定性以及細化晶粒，還有控製回火脆性、改善衝擊韌性的作用，鉬宜控製在0.25%～0.4%；

鈦、釩和稀土（tǔ）元素主要用作（zuò）變質劑，可淨化晶界，細化晶粒（lì），在奧氏體基（jī）體上彌（mí）散析出球狀炭化物，以實現綜合強化，其含量甚微；

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

⑶製造工藝

①熔煉（liàn）

在500kg堿性爐襯中頻感應爐中，采用不氧化法熔煉。先根據爐料、鐵合（hé）金的化學成分和吸收率進行鋼的配（pèi）料計算，然後（hòu）熱爐裝料以防止帶（dài）入氣體，錳鋼隨料加入，溶化期間用大功率送（sòng）電，當鋼溶化90%時（shí），測量鋼液溫度，避免鋼液溫度（dù）過高，當鋼液溫度達到1500度（dù）時，取樣（yàng）做爐前化學成分分析，然後（hòu）根據分析結果，加入鐵合（hé）金調整所需要的各種金屬元素。在鋼液溫度達到1550度時出（chū）鋼。采（cǎi）取插入法在鋼（gāng）包中衝鋁終（zhōng）脫氧，加鋁後用（yòng）強製置入法迅速向鋼液中加入調製劑，待鋼液表麵將要結（jié）膜時迅速澆注。

②鑄造

鑄造是影響鑄件質量的一個重要環節，要嚴格執（zhí）行鑄造工藝，澆注工（gōng）藝和清理工藝。我們采取定向凝固工藝澆注，澆注溫度控製在1460～1480度。因澆注溫度低，要注意澆冒（mào）口係統通暢，使鋼液能平穩（wěn）而暢通的快速充型和（hé）有效補縮（suō），防止產生冷裂（liè），改善鑄造一次結晶組（zǔ）織，消除柱狀晶，創（chuàng）造形成等軸晶的熱力學條件，減少晶見缺（quē）陷和偏析，提高鋼的致密性，保證鑄件具有良好的機械性能（néng）。

③熱處理

鑄態的板錘和錘頭比較脆，因此不能鑄態使用（yòng），必須經過固熔處理（水韌處理）。板錘和錘頭的入爐溫（wēn）度（dù）在400度以下，然後，隨（suí）著溫度的升高，分（fèn）階段進行梯形保溫，等到爐溫（wēn）達到1050度時保溫20到24小時，完成炭化物的分（fèn）解，碳、錳等元素（sù）溶入奧氏體，並使其均勻化。等到爐溫達（dá）到1100度時（shí）打開爐門，把工件迅速放入水池（chí）淬火。淬火采（cǎi）用大容積水池，流動水處理，既在（zài）水池上方讓熱水溢處。水池內的水的溫度嚴格控製（zhì）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

改性高錳鋼板錘和破碎機錘頭在經過變質處理後（hòu），細化了晶粒，使其耐磨性（xìng）提（tí）高，且有較好的韌性，有效的防止了（le）在強烈衝擊狀況（kuàng）下的（de）斷裂和掉（diào）塊問題，其表（biǎo）麵加工硬化能力（lì）也得到提高。普通高錳鋼和改（gǎi）性高錳鋼板錘的使（shǐ）用性能對（duì）比如下表（biǎo）4-3。
表4-3  性能對比表

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