破碎機錘頭材質的選擇及改性

這是解決關於提高錘頭耐磨性，延長其使用壽命問題的（de）較主要、較根本的（de）方式。下麵主要（yào）介紹以下這種：改性高錳鋼板錘和錘頭的研製（zhì）。

錘（chuí）式破碎機的關鍵部件是板錘和錘頭，其安全性、可靠性、耐磨性和使用壽命等（děng）性能，直接影響破（pò）碎機的安全生（shēng）產、正常運（yùn）行及生產成本。有一個例子，曾有一個工廠所用（yòng）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（bǎn）錘和錘頭，但有的使用時（shí）出現掉塊和斷（duàn）裂，有（yǒu）的工作表麵出現嚴重的犁溝和流（liú）變，隻能使用（yòng）1到3個（gè）月。為此，該廠與一家（jiā）有限公司合作，共同開發研製了一種改性高錳鋼板錘（chuí）和（hé）錘頭。並經過幾年的（de）使用證明，這種板錘和錘頭能夠有效避免上述問題，使用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倍以上。

⑴ 高（gāo）錳鋼板錘（chuí）和錘頭的缺點

高錳鋼板（bǎn）錘和錘頭的鑄態組織（zhī）是奧氏體和碳化物，經過水韌處理（lǐ）後（hòu）為單一的奧氏體組織，具有較高的韌性，在強（qiáng）烈的衝（chōng）擊工況條件下，其表（biǎo）麵能夠產生加工硬化層，從而使其（qí）具有較好（hǎo）的耐磨性。但因石灰石硬度較低，在中低衝擊（jī）應力下，高錳鋼板錘和錘（chuí）頭表麵不能形成足夠的加工硬化層，因此其工作表麵硬度不夠高，磨損較快。另外，高錳鋼在三百度（dù）以下時，其內部組織（zhī）的晶（jīng）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（tàn）化物割裂（liè）開。這樣，硬度低於碳化物（wù）的機體先被磨損，從而使碳化物凸現出來；而凸現出來的碳化物（wù）被劃傷、擊碎（suì）或脫落（luò），又失去了對機體的保護作用，使機體進一步（bù）磨損。如此循環往複，致使高錳鋼板錘和錘（chuí）頭被很快磨損，使用壽命短（duǎn）。

⑵ 改性高錳鋼板錘和錘頭材質元素的選擇

高（gāo）錳鋼的耐磨性主要取決（jué）於其工作表麵的加工硬化能力。據此，我們在（zài）設計改性高錳鋼板錘（chuí）和錘（chuí）頭的化（huà）學成分時，加（jiā）入了鉻（Cr）、鉬（Mo）、鈦（Ti）、釩（V）和稀土（tǔ）元素，以降（jiàng）低奧氏體的穩定性，使其機體上形成大量微小的第二相質點，阻止位錯運動，從而（ér），強化（huà）了基體；並且在奧氏體上彌散析出球狀炭化物，淨化晶界，改善夾雜物的形態和分布，實現綜合強化。從而使改性高錳鋼板錘和錘頭具（jù）有高（gāo）韌性、高強度和良好的抗磨損性能（néng）。

①碳含量

碳是影響鋼的各種性能的主導元素。在（zài）一（yī）定範（fàn）圍內，碳含量增加，鋼的硬度、破壞強度、屈服強度和耐磨性能都增加。但當大於1.4%時，鋼的韌性就會降低，並出現粗（cū）大的（de）沿晶界分布的（de）炭化（huà）物，給消除（chú）炭化物的固溶處理帶來困難。因此應控製碳含量在（zài）1.1～1．2%。

②錳含量

錳是一個較為強烈的晶界炭化物形成元（yuán）素，由其形成穩定的奧氏體（含量低時（shí）不能滿足奧（ào）氏體的形成條件）；它又是個過熱敏感元素，隨著錳含量的增加，鋼的強（qiáng）度、耐磨性也增（zēng）加。但當錳含（hán）量大於（yú）1.4%時，鋼的各種性能（néng）就不再提高，且生成錳的碳化物，易產生粗大的柱轉狀晶，給熱（rè）處理帶來困難，並會加大鑄造收（shōu）縮，降（jiàng）低（dī）鋼的導熱性能，從而易導（dǎo）致各種鑄（zhù）造缺陷。所以，宜控製錳（měng）含量在11.5%～12.5%。

③矽含量

矽有顯著的固溶強化作（zuò）用，增加剛（gāng）的致（zhì）密性、提高耐磨性。當矽含量〈0.3%時，鋼中氧化錳含量增加，將促進（jìn）熱裂，不能保證脫氧；矽含量過高時，會（huì）降低碳在其中（zhōng）的（de）溶解（jiě）度（dù），促進炭化物沿晶界析出，使韌性降低。故（gù）矽含量通常控製在矽含量0.3～0.7%。

④其他元素

鉻（Cr）能顯著提高（gāo）鋼的淬透（tòu）性，固溶強化基體，促進鐵（tiě）素體的形成，降低（dī）奧氏體（tǐ）的穩定性，提高加工硬化（huà）能力，鉻含量一般（bān）應控製（zhì）在鉻含量（liàng）為1.8～2.2%；

鉬能夠溶入奧氏體，可大（dà）幅度（dù）提高鋼的（de）淬透性、回火穩定性以及細化晶（jīng）粒（lì），還有（yǒu）控製回火脆性（xìng）、改善衝擊韌（rèn）性的作用，鉬宜控製在0.25%～0.4%；

鈦（tài）、釩（fán）和稀土元素主要（yào）用作變質劑，可淨化晶界，細化晶（jīng）粒，在奧氏（shì）體基體上彌散析（xī）出球（qiú）狀炭化物，以實現綜合（hé）強化，其含量甚微；

錳（měng）鐵中含（hán）有較高的磷，是對鋼有害的元（yuán）素，它與（yǔ）鐵錳形成低熔點（diǎn）的磷（lín）酸鹽，含量過高時，會形成磷共晶，使（shǐ）鑄（zhù）件開裂，對衝擊韌性和耐磨性均不利，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（pín）感應爐中，采用不氧化法熔煉。先根據爐（lú）料、鐵合金的化學成分和吸收率進行鋼的配料計算（suàn），然後熱爐裝料以防止帶入氣體（tǐ），錳鋼隨料加（jiā）入，溶化期間用（yòng）大功率（lǜ）送電，當鋼溶（róng）化90%時，測量鋼液溫度（dù），避免鋼液溫度過高，當（dāng）鋼液溫度達到1500度時，取（qǔ）樣做爐前化學成分分析，然後根據分析結果（guǒ），加入鐵合金調整所需（xū）要的各種金（jīn）屬元（yuán）素。在鋼液溫度達到1550度時出鋼。采取插入法在鋼包中衝鋁終脫氧，加鋁後用強製置（zhì）入法（fǎ）迅速向鋼液中加入調製劑，待鋼液表麵將要結膜時迅（xùn）速澆注。

②鑄造

鑄造（zào）是影響鑄件質量（liàng）的一個重要環節（jiē），要嚴格執行鑄造（zào）工藝，澆注工藝和清（qīng）理工藝。我（wǒ）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，要注意澆冒口係統通暢，使鋼液能平穩而暢通的快速充型和有效補縮，防（fáng）止產生冷裂，改善鑄造（zào）一次結晶組織，消除柱（zhù）狀晶，創造形成等軸晶（jīng）的熱力學條件，減少晶（jīng）見缺陷和偏析，提高鋼的（de）致密性，保證鑄件具有（yǒu）良好的機械性能。

③熱處理

鑄態的（de）板錘和錘頭比較脆（cuì），因此不（bú）能（néng）鑄態使用，必須經（jīng）過固熔（róng）處（chù）理（水韌處理）。板錘和錘頭的入爐溫度在400度以下，然後，隨著溫度的升高，分階段進行梯形保溫，等到爐溫達到1050度時保溫20到24小時，完成炭化物的分解，碳、錳等元（yuán）素（sù）溶入（rù）奧氏體，並（bìng）使其均勻化。等到爐溫達到1100度時打（dǎ）開爐門，把工件迅速放入水池淬火。淬火采用大容積水池，流動水處（chù）理，既在水池上方讓熱水溢處。水池內的水的（de）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（yòng）效果

改性高錳鋼（gāng）板錘和破（pò）碎機錘頭在經過變質處理後（hòu），細化了晶粒，使其耐磨性提高，且有較好的韌性（xìng），有效（xiào）的防止了在強烈衝擊狀況（kuàng）下（xià）的斷裂和掉塊問題（tí），其表麵（miàn）加工硬化（huà）能（néng）力也得到提高。普通高錳鋼和改性高錳鋼板（bǎn）錘的使用（yòng）性能對比如下表（biǎo）4-3。
表（biǎo）4-3  性能對比表

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