破碎機錘頭材質的（de）選擇及改（gǎi）性

這是解決（jué）關於提高錘頭耐（nài）磨性，延長其使用壽命問題的較主要、較根本的方式。下麵主要介紹以下這種（zhǒng）：改性高錳鋼板錘和錘（chuí）頭的（de）研（yán）製。

錘式破碎機的關鍵部件是板錘和錘頭，其安全性、可（kě）靠性、耐（nài）磨性和使用壽命（mìng）等性（xìng）能，直接影響破碎機的安全生產、正（zhèng）常運（yùn）行及生產成本。有一（yī）個例子，曾有一個工廠所用的（de）破碎（suì）機是PC1600×1600錘式破碎機，試用過很多廠家提供的高錳鋼（gāng）板錘和錘頭，但有的（de）使用時出現掉（diào）塊和斷裂，有的工作表麵出現嚴重的犁溝和流變，隻能（néng）使用1到3個（gè）月。為此，該廠與一家有限公司（sī）合作，共同開發研製了一種改性（xìng）高錳鋼板錘（chuí）和錘頭。並經過幾年的使用證明，這（zhè）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（yòng）的普通高（gāo）錳鋼產品提高了一倍以上。

⑴ 高錳鋼（gāng）板錘和（hé）錘（chuí）頭的缺點

高錳鋼板錘和錘頭的鑄態組織是奧氏（shì）體和碳化物（wù），經過水韌處理後為單一的奧氏體組織（zhī），具有較高的（de）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（ér）使其具有較好的耐（nài）磨性。但因石灰石硬度較低，在中低衝擊應力下，高錳鋼板錘和錘頭表麵不能形成足夠的加工硬化層，因此其工作表麵硬度不夠高，磨損較快。另外（wài），高錳鋼在三百度以（yǐ）下（xià）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（wán）整（zhěng）致（zhì）密的機體被碳化物割裂開。這樣，硬度低於（yú）碳化物的機體先被磨損，從而使碳化物凸現出（chū）來；而凸現出來的碳化物被劃傷、擊碎或脫落，又失（shī）去了對機體的保護作用，使機體進一（yī）步磨損（sǔn）。如此循環往複，致使高錳鋼板錘和錘頭（tóu）被很快（kuài）磨損，使用壽（shòu）命短。

⑵ 改性高錳鋼板錘和錘頭材（cái）質（zhì）元素的選擇

高錳鋼的耐（nài）磨性主要（yào）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（měng）鋼板錘和錘頭的化學成分時，加入了鉻（Cr）、鉬（Mo）、鈦（Ti）、釩（V）和稀土元（yuán）素，以降低（dī）奧氏（shì）體的（de）穩（wěn）定性，使其機體上形成大量微小的（de）第二（èr）相質點，阻止位錯運動，從（cóng）而（ér），強化了基體；並且（qiě）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（hé）分布，實現綜合強化。從而使改性高錳鋼板（bǎn）錘和錘頭（tóu）具有高韌性、高強度和良好的抗磨損（sǔn）性能。

①碳含量（liàng）

碳是影響鋼的各種（zhǒng）性能的（de）主（zhǔ）導元素。在一定範圍內，碳含量增（zēng）加，鋼的硬度（dù）、破壞強度、屈服強（qiáng）度和耐磨（mó）性能都增加。但當大於（yú）1.4%時（shí），鋼（gāng）的韌性就（jiù）會降低，並出現粗大的（de）沿晶界分布的炭化物（wù），給消除炭化物的固溶處理（lǐ）帶來困難。因此應控製碳含量在1.1～1．2%。

②錳（měng）含量

錳是一個較為（wéi）強烈的晶界炭化物形（xíng）成元素，由其形成穩定的奧氏（shì）體（含量低時不能滿足奧氏（shì）體的（de）形成條件）；它又（yòu）是個過熱敏感元（yuán）素（sù），隨（suí）著（zhe）錳（měng）含量的增加，鋼的強度、耐（nài）磨性也增加。但當錳含量大於1.4%時，鋼的各種性能就不再提（tí）高，且生成錳的（de）碳化物，易產生粗（cū）大的柱轉狀晶（jīng），給熱處理帶來困難，並會加大鑄造（zào）收縮，降低鋼的（de）導（dǎo）熱性能（néng），從（cóng）而易導致各種鑄造缺陷（xiàn）。所以，宜控製錳含量在11.5%～12.5%。

③矽含量

矽有顯著的固溶（róng）強化作用，增（zēng）加剛的致密性、提高耐磨性。當矽含量〈0.3%時，鋼中氧化錳含量（liàng）增加，將促進熱裂，不（bú）能保證脫氧；矽含量過高時（shí），會降低碳在其（qí）中的溶解度，促進炭化物沿晶界析出，使（shǐ）韌性降（jiàng）低（dī）。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（xìng），固溶強化基體，促進鐵素體的形成，降（jiàng）低奧氏體的穩定性，提高加工硬化能力，鉻含量一般應控製在鉻含量為1.8～2.2%；

鉬能夠溶入奧氏體，可大幅度提（tí）高鋼的淬透性、回（huí）火穩定性以及細化晶粒，還（hái）有控製回火脆（cuì）性、改善衝擊韌性的（de）作（zuò）用，鉬宜控製在0.25%～0.4%；

鈦、釩和稀土元素主要用作（zuò）變質劑（jì），可淨化晶界，細化晶（jīng）粒，在奧氏體（tǐ）基體上彌散析出球狀炭化物，以實現綜合強化，其含量甚微；

錳鐵中（zhōng）含有較高的磷，是對（duì）鋼有（yǒu）害的（de）元素，它與（yǔ）鐵錳形（xíng）成低（dī）熔點的磷酸鹽，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（liàng）應（yīng）控製在小於0.07%。

⑶製造工藝

①熔煉

在500kg堿性爐（lú）襯中頻感應爐中，采用不氧（yǎng）化法熔煉。先根據爐料、鐵合金的化學成分和吸收率進行鋼的配料計算，然後熱爐裝（zhuāng）料以防止帶入（rù）氣體，錳鋼隨料（liào）加入，溶化期間用（yòng）大功率送電，當鋼溶化90%時（shí），測量鋼液溫度，避免鋼液溫度過高，當鋼液（yè）溫度達到（dào）1500度時，取樣做爐前化學成分分析，然後根據分（fèn）析結果，加入鐵合金調整所需要的各種金屬元素。在（zài）鋼液（yè）溫度達到1550度時出鋼。采取插入法在鋼包中衝鋁終脫氧，加（jiā）鋁後用強製置入法迅速向鋼液中加入調製劑，待鋼液表麵將要結膜（mó）時迅速澆注。

②鑄造

鑄（zhù）造是影響鑄件質量（liàng）的一個重要環節，要嚴格執行鑄（zhù）造工藝，澆注工藝（yì）和清理工藝。我們采（cǎi）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（tōng）暢（chàng），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，改善鑄造一次結晶組織，消（xiāo）除柱狀晶（jīng），創（chuàng）造形成等軸晶的熱力學條（tiáo）件，減少晶見（jiàn）缺陷和偏析，提高（gāo）鋼的致密性，保證鑄件具有良好的機械性能。

③熱處理

鑄（zhù）態（tài）的板錘和錘頭比較脆，因此不能鑄態使用，必須（xū）經過固熔處（chù）理（水（shuǐ）韌處理）。板錘和錘頭的入爐溫度（dù）在400度以下，然後，隨著溫度的升高，分階段進（jìn）行梯形保溫，等到爐（lú）溫達到1050度時保溫20到24小時，完成炭化物的（de）分解，碳、錳等元素溶入奧氏體，並使其均勻化。等到爐溫達到1100度時打（dǎ）開爐門，把（bǎ）工件迅速放入水池淬火。淬火采（cǎi）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（nèi）的水的溫（wēn）度嚴格控製在20到40度之間。淬火完成後，取出工（gōng）件空氣（qì）中自然冷卻。

⑷使用效果

改性高錳鋼板錘和破（pò）碎機錘頭在經過變質（zhì）處理後，細化了晶粒，使其耐磨性提高，且有（yǒu）較（jiào）好的韌性，有效的防止了在強（qiáng）烈衝擊狀況下的斷裂和掉塊問題，其表麵加工硬化能力也得（dé）到提高。普通高錳鋼和改性（xìng）高錳鋼板錘的（de）使用性（xìng）能對比如下表4-3。
表4-3  性能對比表

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