破碎機錘頭材質（zhì）的選擇及改性（xìng）

這是解決關於提高錘頭耐磨性，延長其使（shǐ）用壽命問（wèn）題（tí）的較主要、較（jiào）根本的方式。下麵主要介紹以下這（zhè）種：改性高錳鋼板錘和錘頭的研（yán）製。

錘式破碎機的（de）關（guān）鍵部件是板錘和錘頭，其安（ān）全性、可靠性、耐磨（mó）性和使用壽（shòu）命等性能，直（zhí）接影（yǐng）響破碎機的安（ān）全生產、正常運行及生產成本。有一個（gè）例子（zǐ），曾有一個工廠所用的破碎（suì）機是（shì）PC1600×1600錘式（shì）破碎機，試用過很多（duō）廠家提供的高錳鋼板錘和錘頭，但有（yǒu）的使用時（shí）出現掉塊和斷裂，有的工作表麵出現嚴重的（de）犁溝和流變，隻能使用1到3個月。為此，該（gāi）廠與一家有限公（gōng）司（sī）合作，共同開發研（yán）製了一種改性高錳鋼板錘和錘（chuí）頭（tóu）。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（mó）損能力較以（yǐ）往所用（yòng）的普通高錳（měng）鋼產品（pǐn）提高了一倍以上。

⑴ 高錳鋼板錘和錘頭的缺點

高錳鋼（gāng）板（bǎn）錘和錘頭的鑄態組織是奧（ào）氏體和（hé）碳化物，經過水韌處理後為單一的奧氏體組（zǔ）織，具有較高的韌性，在強烈（liè）的衝擊工況條件下，其表麵能夠產生（shēng）加工硬化（huà）層，從而使其具有較好的耐磨（mó）性。但因石灰石硬度較低，在中低（dī）衝擊應力下，高錳鋼板錘和錘頭表麵不能形成足夠的加工硬（yìng）化層，因此其工作表麵硬度不夠高（gāo），磨損較快。另外，高錳鋼在（zài）三百（bǎi）度（dù）以下時，其內部組織的晶界周（zhōu）圍會（huì）產生炭化物的重新析出（chū），使比（bǐ）較完整致密的機體被（bèi）碳化物割裂開。這樣，硬度低（dī）於碳化物的機體先被磨損，從而（ér）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，又失去了對機體的保護（hù）作用，使機體進一步磨（mó）損（sǔn）。如此（cǐ）循環往複，致使高（gāo）錳鋼板錘（chuí）和錘頭被很快磨損，使用（yòng）壽命短。

⑵ 改性高（gāo）錳鋼板錘和錘頭材質元素的選擇

高錳鋼的耐磨性主要取決於其工作表麵的加工硬化能力。據此，我們在設計改性高錳鋼板錘和錘頭的（de）化學（xué）成分時，加入了鉻（Cr）、鉬（Mo）、鈦（Ti）、釩（V）和稀土元（yuán）素，以（yǐ）降低奧氏體的穩（wěn）定性，使其機體上形成大量微小的第二相質點（diǎn），阻止位錯運動，從而，強化了（le）基體；並且在奧氏體上彌散析出球（qiú）狀炭化物，淨化晶界，改善夾雜物的形態和分（fèn）布，實現綜合強化。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性能。

①碳含量（liàng）

碳（tàn）是影響鋼的各種性能的主導（dǎo）元素。在一定範圍內，碳含量增（zēng）加，鋼的（de）硬度、破（pò）壞強度、屈服強度和（hé）耐磨性能都增加。但當大於1.4%時（shí），鋼的韌性就會降低，並出現（xiàn）粗大（dà）的沿晶界分（fèn）布的炭化物，給消除炭化物的固溶處理帶來困難。因此應控製碳含量（liàng）在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素（sù），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）；它又是個過熱敏（mǐn）感元素，隨著錳含量的增加，鋼的（de）強度、耐磨性也增加。但當錳含量大於（yú）1.4%時，鋼的各種性（xìng）能就不再提高，且生成錳的碳化物，易產生粗大的柱轉狀晶，給熱（rè）處（chù）理（lǐ）帶來困難，並會加大鑄造收縮，降（jiàng）低鋼的導熱（rè）性能（néng），從而易導致（zhì）各種鑄造缺陷。所以，宜控製錳含量在11.5%～12.5%。

③矽含量

矽有顯著的固溶強化作用，增加剛的（de）致密性、提高耐磨（mó）性。當矽含量〈0.3%時，鋼中氧化錳含量增加，將促進熱裂，不能保證脫氧；矽含量過高時，會降低碳在其中的溶解度（dù），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其他元素

鉻（Cr）能顯（xiǎn）著提高鋼的淬透性，固溶強化基體，促進鐵素體的形成，降低奧氏體的穩定性（xìng），提高加工（gōng）硬化能力，鉻含量（liàng）一（yī）般應（yīng）控製（zhì）在鉻含量為1.8～2.2%；

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

鈦、釩和稀土元素主要用作變質劑，可淨化晶界，細化晶粒，在奧（ào）氏體基體上彌散析出球狀炭化物，以實現綜（zōng）合強化，其含（hán）量甚微；

錳鐵中含有較高的磷，是對鋼有害的元素，它與鐵錳（měng）形成低熔點的磷酸鹽，含量過高時，會形成磷共晶，使（shǐ）鑄件開裂，對衝擊韌性（xìng）和（hé）耐磨性均不利，其含量（liàng）應控製（zhì）在小於0.07%。

⑶製造工藝

①熔煉

在500kg堿性爐襯中頻感應（yīng）爐中，采用不（bú）氧化法熔煉。先根據爐料、鐵合金的化學成（chéng）分和吸收率進行鋼的配料計算，然後熱爐裝料以防止帶入氣體，錳鋼隨料（liào）加入，溶化（huà）期間用大功率送電，當鋼溶化90%時，測量（liàng）鋼液溫度，避免鋼液溫度過高，當（dāng）鋼液（yè）溫度達到1500度（dù）時，取樣做爐（lú）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要的各種金屬元（yuán）素。在鋼液溫度（dù）達到1550度時出鋼。采取插入法在鋼包（bāo）中衝鋁終脫氧，加鋁後（hòu）用強製置入法迅速（sù）向鋼液中加入調製劑，待鋼液（yè）表麵將（jiāng）要結（jié）膜（mó）時迅（xùn）速澆注。

②鑄造（zào）

鑄造是影響鑄件（jiàn）質量的一（yī）個重要環節，要嚴格執行鑄造工藝，澆注工藝和清理工藝。我們采取定向凝固工藝澆注，澆注溫度控製在1460～1480度。因澆注溫（wēn）度低，要（yào）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（bǔ）縮，防止產生冷裂，改善鑄造一次結（jié）晶組織，消（xiāo）除柱狀晶，創（chuàng）造形成等軸晶的熱力學條件（jiàn），減少（shǎo）晶見缺陷和偏析，提高鋼的致密性（xìng），保證鑄件具有良好的機械性能。

③熱處理

鑄態的板錘（chuí）和錘頭比較脆，因此不能鑄態使用，必須經過固熔處理（水韌處理）。板錘和錘頭的入爐溫度在400度以下，然後，隨著溫（wēn）度的升高，分階段進（jìn）行梯形保溫，等到爐溫達到（dào）1050度時保溫20到24小時，完成炭化物的分解，碳、錳等元（yuán）素溶入奧氏體，並使其均勻化。等（děng）到爐溫達到1100度時打開爐門，把工件迅速放入水池淬火。淬火采用大容積水池，流（liú）動水處理，既在水池上方（fāng）讓熱水溢處。水池內（nèi）的水的溫度嚴格控製在20到40度之間（jiān）。淬火（huǒ）完成後，取出工件空（kōng）氣中自然冷卻。

⑷使用效果

改性高錳鋼板錘（chuí）和破碎機錘頭（tóu）在經過變質處理後，細化了晶粒，使其耐磨性提高，且有較好（hǎo）的韌性，有效的防止了在強（qiáng）烈衝擊狀況下的斷裂（liè）和掉（diào）塊問題，其表麵加工硬化能力也（yě）得到提高。普通高錳鋼（gāng）和改（gǎi）性高錳鋼板錘的使用性能對比如下（xià）表4-3。
表4-3  性能對（duì）比表

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