破碎（suì）機錘頭材質的選擇及改性

這（zhè）是解決關於提高錘頭耐磨性，延長其使用壽命問題的較主要、較根本的方（fāng）式。下麵主要介紹以下這種：改性高錳鋼（gāng）板錘和錘頭的研製。

錘式（shì）破碎機（jī）的關鍵部件是（shì）板（bǎn）錘和錘頭，其安全性、可靠性（xìng）、耐磨性和使（shǐ）用壽（shòu）命等性能（néng），直接（jiē）影響破碎機的（de）安全生產、正常運行及生產成本。有一（yī）個例子，曾有一個工（gōng）廠所（suǒ）用（yòng）的破碎機是PC1600×1600錘式破碎機，試用過很多廠家（jiā）提供的高（gāo）錳鋼板錘和錘頭，但有的使用時（shí）出現掉塊和斷裂，有的（de）工作表麵出現嚴重的犁溝和（hé）流變，隻能（néng）使用1到3個月。為此，該廠與（yǔ）一家有限公司合作，共同開發研製了（le）一種（zhǒng）改性高錳鋼板錘和錘頭。並經過幾年的使用證明，這種板（bǎn）錘和錘頭能夠有效避免上述問題，使用壽（shòu）命和抗磨損能（néng）力較以往所用的普通高錳鋼產品提高了一倍以上（shàng）。

⑴ 高錳鋼板錘和錘頭（tóu）的缺點

高錳鋼板錘和錘（chuí）頭（tóu）的（de）鑄態組織是奧氏體和碳化物，經過水韌處理後為單一的奧（ào）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）能夠產生加工硬化層，從而使其具有較好的耐磨性。但因（yīn）石灰石硬度較低，在中低衝擊應力下，高錳鋼板錘和錘（chuí）頭表麵不能形成足（zú）夠的加工硬（yìng）化層，因此其工（gōng）作表麵硬度不夠高，磨損較快（kuài）。另外，高錳鋼在三百度以下時，其內部組織的（de）晶界周圍（wéi）會產生炭化物的（de）重新析出，使比較完整致密的機體被碳化物割裂（liè）開。這樣，硬度低於碳化物的機體先被磨損（sǔn），從而（ér）使碳化物凸（tū）現出來；而凸現出來（lái）的碳化物被劃（huá）傷、擊碎或脫落，又失去了對機體（tǐ）的保護作用，使機體進一步磨損。如此循環往複，致使高錳鋼板錘和錘頭被（bèi）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（chuí）和錘頭的化學成（chéng）分時，加入了鉻（gè）（Cr）、鉬（Mo）、鈦（Ti）、釩（V）和（hé）稀土元（yuán）素，以降低奧氏體的穩定性，使其機體上（shàng）形成大量微（wēi）小的第二相（xiàng）質點（diǎn），阻止位錯（cuò）運動，從而，強化了基體（tǐ）；並且（qiě）在奧氏體上彌散析出（chū）球（qiú）狀炭化（huà）物，淨化晶界，改善夾雜物的形態和分布，實（shí）現（xiàn）綜合強化（huà）。從而使改性高錳鋼板錘（chuí）和錘頭具有高韌性、高（gāo）強度和（hé）良好（hǎo）的抗磨損（sǔn）性能。

①碳含量

碳（tàn）是影響鋼的各種性能的主導元素。在一定範圍內，碳含量增加，鋼的（de）硬度、破壞（huài）強度、屈服強度和耐磨性（xìng）能都增加。但當大（dà）於1.4%時，鋼的（de）韌性就會降低（dī），並出現粗大的沿晶界分（fèn）布的炭（tàn）化物，給消除炭化物的固溶（róng）處理帶來困（kùn）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，由其形成穩定的奧氏體（含量低時不能滿足奧氏體的形成（chéng）條件）；它又是個過熱（rè）敏感元（yuán）素，隨著錳含量（liàng）的增加，鋼的強度、耐磨性也增加。但當錳含量大（dà）於1.4%時，鋼的各種性能就不再提高，且生成錳的碳化物，易產生粗大的（de）柱轉狀晶，給熱處理帶（dài）來困難，並會加大鑄造收縮（suō），降低鋼的導熱性能，從而易（yì）導致各種鑄造缺陷。所以（yǐ），宜控製錳含量在11.5%～12.5%。

③矽含量

矽有顯著的固溶強（qiáng）化作用，增加剛的（de）致密性、提高耐磨性（xìng）。當矽含量〈0.3%時，鋼中氧化錳（měng）含量增加，將（jiāng）促（cù）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（jiě）度，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）能顯著提高鋼的淬透性，固溶（róng）強化基體，促進鐵（tiě）素體的形成，降低奧氏體的穩定性，提高加工硬化能力，鉻含量（liàng）一般應控製在鉻含量為1.8～2.2%；

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

鈦、釩和（hé）稀土元素主要用作變質劑，可淨化晶（jīng）界，細化晶粒，在奧氏體基體（tǐ）上彌散析出（chū）球（qiú）狀（zhuàng）炭化物，以實現（xiàn）綜合強化，其含量甚微；

錳鐵中含有較高的磷，是對鋼有害的元素，它與鐵錳形成低（dī）熔點的（de）磷酸鹽，含量過高時，會形成磷共晶，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

在500kg堿（jiǎn）性爐襯中頻感應爐中（zhōng），采用不氧化法熔煉。先根據爐料、鐵合金的化學成分和吸收率進（jìn）行鋼的配料計算，然後熱爐（lú）裝料以防止帶入氣體，錳鋼隨料加入，溶（róng）化期間用大（dà）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（dāng）鋼液溫度（dù）達到（dào）1500度時，取樣做爐前化學成分分析，然後根據分析（xī）結果，加入鐵合金調整所需要的各種金（jīn）屬元素。在鋼液溫度達到1550度時出鋼。采取插入法在（zài）鋼包中衝鋁終脫氧，加鋁後用強製置（zhì）入法迅速向鋼液中加入調製劑，待（dài）鋼液表麵將要結膜（mó）時迅速澆注。

②鑄造

鑄造是影響鑄（zhù）件質量的一個重要環節，要嚴格執行鑄造工藝，澆注工藝和清（qīng）理工藝（yì）。我們采取定向凝固工藝澆注，澆注溫度控製（zhì）在1460～1480度。因澆注（zhù）溫度低，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（zhǐ）產生（shēng）冷裂（liè），改善鑄造一次結晶組織（zhī），消除柱狀晶，創造（zào）形成等軸晶（jīng）的（de）熱力學條件，減少晶見缺陷和偏析，提高鋼（gāng）的致密性（xìng），保證鑄件（jiàn）具（jù）有良好的（de）機械性能。

③熱處理

鑄（zhù）態的板錘和（hé）錘頭比較脆（cuì），因此不能鑄態使用（yòng），必須經過固熔處理（水（shuǐ）韌處（chù）理）。板錘和錘頭的入爐溫度在400度以（yǐ）下，然後，隨著溫度的升高，分階段進行梯形保溫，等到爐溫（wēn）達到1050度時保溫20到24小時，完成炭化物的分解，碳、錳等元素溶入奧氏體（tǐ），並使其（qí）均勻化。等到爐溫達到1100度（dù）時打開（kāi）爐門，把（bǎ）工件迅速放入水池淬火。淬（cuì）火采用大容（róng）積水（shuǐ）池，流動水處理，既在水池上方讓（ràng）熱水溢處。水池內的水的溫度（dù）嚴（yán）格控製在20到40度之間。淬火完成後，取出工件空氣（qì）中自然（rán）冷卻。

⑷使用效果

改性高錳鋼板錘和破（pò）碎機錘頭在經過變質處理（lǐ）後，細化了晶粒，使其耐磨性提高（gāo），且（qiě）有較好的韌性，有效的防止了在強烈衝擊（jī）狀況下的斷裂和（hé）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（bǎn）錘的（de）使用性能對（duì）比如（rú）下（xià）表4-3。
表4-3  性能對比表

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