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（yán）長其使（shǐ）用（yòng）壽命問題的較主要、較根本的方式。下麵主（zhǔ）要介紹以下這（zhè）種：改性高錳鋼板錘和錘頭的研（yán）製。

錘式破碎機的關鍵部件（jiàn）是板錘和錘頭，其（qí）安全性（xìng）、可靠性、耐磨性和使用壽命（mìng）等（děng）性能，直接影響破碎機（jī）的安全生產、正常（cháng）運行及生產成本。有一個例子，曾有一個工廠所用的破碎機是PC1600×1600錘式破碎機，試用過很多（duō）廠家提供的（de）高錳鋼（gāng）板錘和錘頭，但（dàn）有的使用時出現掉塊和斷裂，有的工（gōng）作表麵出現嚴重的犁溝（gōu）和流變，隻能使用1到3個月（yuè）。為此，該廠與（yǔ）一家有限（xiàn）公司合作，共同開發研製了一種改性高（gāo）錳鋼板錘和錘頭。並經過幾年的使用證明（míng），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所用的普通高錳鋼產品提高了一倍以上。

⑴ 高錳鋼板錘和錘（chuí）頭（tóu）的缺點

高錳鋼板錘和（hé）錘頭的鑄態組織是奧氏體和碳化物，經（jīng）過水韌處理後為單（dān）一的奧氏（shì）體組織，具有較高的（de）韌性，在強烈（liè）的衝擊工況條件下，其表麵能夠產生加（jiā）工硬（yìng）化（huà）層，從而使其具（jù）有較好的耐磨性。但因石灰石硬度較低，在中低衝擊（jī）應力下，高錳鋼板（bǎn）錘和錘頭表麵不能形成足夠的加工硬化（huà）層，因此其工作表麵硬度不夠高，磨（mó）損較快。另外，高錳鋼在三百度以下時，其內部組織的晶（jīng）界周圍會產生炭化物的（de）重新析出，使比（bǐ）較完整致（zhì）密（mì）的機（jī）體被碳化物割裂開。這樣，硬度低於碳化物的機體先被（bèi）磨損，從（cóng）而使碳化物凸現出來；而凸現出（chū）來的碳化物被劃傷、擊碎或脫落，又失去了對機體的保（bǎo）護作用，使（shǐ）機體（tǐ）進一步磨損。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（mìng）短。

⑵ 改（gǎi）性高錳鋼板錘和（hé）錘頭材質元（yuán）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化學成（chéng）分時，加入了鉻（Cr）、鉬（Mo）、鈦（Ti）、釩（V）和稀土元素，以降低奧氏體的穩定性，使其機體上形成大量微小的第二相質點，阻止位錯運（yùn）動（dòng），從而，強化了（le）基體；並且在奧氏體上（shàng）彌散析出球狀（zhuàng）炭化物，淨化（huà）晶界，改善夾雜物的形（xíng）態和分布，實現綜合強化。從而使改性高錳鋼板錘和錘頭具有高韌（rèn）性、高強度和良好的抗磨損性能。

①碳含量

碳（tàn）是影響鋼的（de）各種性能的主導元素。在一定範（fàn）圍內，碳含量增加（jiā），鋼的硬度、破壞（huài）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（xìng）就會降低，並出現粗大的沿晶界分布的炭化物，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（chéng）元素，由其形成穩定的奧氏體（含量低時不能滿（mǎn）足奧氏體的（de）形成（chéng）條件）；它又是個（gè）過熱敏感元素，隨著錳含量（liàng）的增加，鋼的強度、耐磨性也增加。但當錳含（hán）量大於1.4%時，鋼的各種性能就不（bú）再提（tí）高，且生成錳（měng）的碳化物，易產生粗大的柱轉狀（zhuàng）晶，給熱處理帶來困難，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缺陷。所以，宜控製錳含量（liàng）在11.5%～12.5%。

③矽含量

矽（guī）有（yǒu）顯著的固溶強化作用，增加剛的致密性、提高耐磨性。當（dāng）矽（guī）含（hán）量〈0.3%時（shí），鋼中氧（yǎng）化錳含量增加，將促進熱裂，不能保證脫氧；矽含量過高時，會（huì）降低碳在其中（zhōng）的溶（róng）解度（dù），促進炭化物沿晶界析出，使（shǐ）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）能顯著提高（gāo）鋼的淬透（tòu）性（xìng），固溶（róng）強化基體，促進鐵素體的形成，降低奧氏體的穩定性，提高（gāo）加工硬化能力，鉻含量一般應控製在鉻含（hán）量（liàng）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（huǒ）脆性、改善衝擊韌（rèn）性的作用，鉬宜控製在0.25%～0.4%；

鈦（tài）、釩和稀土元素主（zhǔ）要用作變質（zhì）劑，可淨（jìng）化晶界，細化晶粒，在奧氏體基體上彌（mí）散析出球狀炭化（huà）物（wù），以實現綜合強化，其含量甚微；

錳鐵中含有（yǒu）較高（gāo）的磷，是對鋼有害的元（yuán）素，它與鐵錳形成低熔點的磷酸鹽，含量過（guò）高時，會（huì）形成磷共晶，使鑄件開裂，對衝擊韌性和（hé）耐磨性均不利，其含量應控製（zhì）在小於0.07%。

⑶製造工藝

①熔（róng）煉

在500kg堿性爐襯中頻感應（yīng）爐中，采用不氧化（huà）法熔煉。先根據爐料、鐵合（hé）金的化學（xué）成分和吸收（shōu）率進行（háng）鋼（gāng）的配料（liào）計算，然後熱爐裝料（liào）以防止帶（dài）入氣體，錳鋼隨（suí）料加入，溶化期間用大功率送電，當鋼溶化90%時，測量鋼（gāng）液溫度（dù），避免鋼液溫度過高（gāo），當鋼液溫度達（dá）到1500度時，取樣做爐前化學成分（fèn）分析，然後根據分析結果，加入鐵合金調整所需要的各種金屬（shǔ）元素。在（zài）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，加鋁後用強製置入法迅速向鋼液中加入調製劑，待（dài）鋼液表麵將要結膜時迅速澆注。

②鑄造

鑄造是影響鑄件（jiàn）質量的一個重要環節，要嚴格執（zhí）行鑄（zhù）造工（gōng）藝，澆注工藝和清理工藝。我們采取（qǔ）定向凝固工藝澆注，澆注溫度控製在1460～1480度。因（yīn）澆注溫度（dù）低，要注（zhù）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，防止產（chǎn）生冷裂（liè），改善鑄造一次（cì）結晶組織（zhī），消除柱狀晶，創造形成等軸晶的熱力（lì）學條件，減少晶見缺陷和偏析，提高鋼的致密性（xìng），保證鑄件具（jù）有良好的機械性能。

③熱處理

鑄態的板錘和錘頭（tóu）比較脆，因（yīn）此不能鑄態使用，必須經過固（gù）熔（róng）處理（lǐ）（水（shuǐ）韌處理）。板錘和（hé）錘頭的（de）入爐溫度在400度以下，然後，隨著溫度的升高，分階段進行（háng）梯形保溫，等到爐溫達到1050度時保溫20到24小時，完（wán）成炭化物的分解，碳、錳等元素溶入奧氏體，並使（shǐ）其均（jun1）勻化。等到爐溫達到1100度時打開爐門，把工件迅速放入水池淬火。淬火采（cǎi）用大容積水池，流動水處理，既在水池（chí）上（shàng）方讓熱水溢處。水池內的水的溫度嚴格控製在20到40度（dù）之間。淬火完成後，取出工件空氣（qì）中自然冷卻。

⑷使用效果（guǒ）

改性高（gāo）錳鋼板錘和破碎機錘頭在經過變質處理後，細化了（le）晶粒，使其耐磨性（xìng）提高，且有較好的韌性，有效（xiào）的防止了在強烈衝擊狀況下的斷裂（liè）和掉塊問題，其表麵加工硬化能力也得到提高。普通高錳鋼和改性高錳鋼板錘的（de）使用性能對比（bǐ）如下表4-3。
表4-3  性能對比表

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