破碎機錘頭材質的選（xuǎn）擇及改性

這是解決關於提高錘頭耐磨性，延（yán）長其（qí）使用壽命問題的（de）較主要、較根（gēn）本的方式。下麵主要介紹以下這種：改性高（gāo）錳鋼板（bǎn）錘和錘頭的研製。

錘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（hé）使用（yòng）壽命等性能，直接（jiē）影響（xiǎng）破碎機的安全生產、正常運（yùn）行及生產成本。有一（yī）個例子，曾有一個工廠所用的破（pò）碎機是PC1600×1600錘式破（pò）碎機，試用過很多廠家（jiā）提（tí）供的（de）高錳鋼板錘和錘頭，但有的使用時出現掉塊和（hé）斷裂，有的工作表麵出現嚴重的犁（lí）溝和（hé）流變，隻能使（shǐ）用1到3個月。為此，該廠與一家有限公司（sī）合（hé）作，共同開（kāi）發（fā）研製（zhì）了一種改性高錳鋼板錘和錘頭。並經過幾年的使用證明，這種（zhǒng）板錘和錘頭能夠有效避免上述（shù）問題，使用壽命和抗磨損能力較以往所用（yòng）的普通高錳鋼產（chǎn）品提高了一倍以上。

⑴ 高錳鋼板錘和錘頭的缺點

高錳鋼板錘和錘頭的（de）鑄態組織是奧氏體和碳化物，經過水韌處理後（hòu）為單一的奧氏體組織，具有較高的韌性，在強烈的衝擊工況條件下，其表麵能夠產生加工硬化層（céng），從（cóng）而使其具有（yǒu）較好的耐磨性。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（lìng）外，高錳鋼在三百度以下（xià）時，其內部組織的晶界（jiè）周圍會產生（shēng）炭（tàn）化（huà）物的重新析出，使比較完整致密的機體被碳化物割裂開。這樣，硬度低於碳化物的機體先被磨損，從而使（shǐ）碳化物（wù）凸現出來；而凸（tū）現出（chū）來的碳化（huà）物（wù）被劃傷、擊碎或脫落，又失去了對機體的保護作用，使機體進一步磨損。如此循（xún）環往複，致使高錳鋼板錘和錘頭（tóu）被很快磨損，使用壽命短。

⑵ 改性高錳鋼板錘和錘頭材（cái）質元素的選擇

高錳鋼的耐磨性主要（yào）取決（jué）於（yú）其工作表麵的（de）加工硬化能力。據此，我們在設計（jì）改性高錳（měng）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，阻止位錯運動，從而（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分布（bù），實現（xiàn）綜（zōng）合強化。從而使改性高錳鋼（gāng）板錘和錘頭具（jù）有高韌性、高（gāo）強（qiáng）度和良好的抗（kàng）磨損性能。

①碳含量

碳是影響鋼的各種（zhǒng）性能的（de）主（zhǔ）導元素。在一定範圍內（nèi），碳（tàn）含量增加，鋼的硬度、破壞強度、屈（qū）服強度和耐磨性能都增加。但當（dāng）大於1.4%時，鋼的韌性就會降低，並出（chū）現粗大的沿晶界分布的炭化物，給消除炭化物的固（gù）溶處理帶來困難。因此應控製碳含（hán）量在1.1～1．2%。

②錳（měng）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條件）；它又是個過熱敏感元素，隨著錳含量的（de）增加，鋼的強度（dù）、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（zài）提高，且生成錳的碳化物，易產生粗大的柱轉（zhuǎn）狀晶，給熱處理帶來困難，並會加大鑄造收（shōu）縮，降低鋼的導熱性能，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（yǒu）顯著的固溶強化作用，增加剛的致密性（xìng）、提高耐磨性。當（dāng）矽含量（liàng）〈0.3%時，鋼（gāng）中氧化錳（měng）含量（liàng）增加，將促進熱裂（liè），不能保（bǎo）證脫（tuō）氧；矽含（hán）量（liàng）過高時，會降低碳在其中的溶解度，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（tā）元素（sù）

鉻（Cr）能顯著提高鋼的淬透性，固溶強（qiáng）化基體，促進鐵素體的形成，降低奧氏體的穩定性，提高加（jiā）工硬化能力（lì），鉻含量一（yī）般（bān）應控（kòng）製在鉻含量為1.8～2.2%；

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

鈦、釩和（hé）稀土元素主要用作變質劑，可淨化晶界（jiè），細（xì）化（huà）晶（jīng）粒，在奧氏體（tǐ）基體上彌散析出球狀炭化物，以實（shí）現綜合強化，其含量甚微；

錳鐵中（zhōng）含有較（jiào）高的磷，是（shì）對鋼有害的元素（sù），它與鐵錳形（xíng）成低熔點的磷酸鹽，含量過高時，會形成磷共晶，使鑄件開裂（liè），對衝（chōng）擊韌性和耐磨性（xìng）均不利，其含量應控製在小於0.07%。

⑶製造工藝

①熔煉

在500kg堿性爐襯中頻感應爐（lú）中，采用不氧化（huà）法熔煉。先（xiān）根據（jù）爐料、鐵合金的化學成分和吸收率進行（háng）鋼的配料計算（suàn），然後熱爐裝（zhuāng）料（liào）以防止帶入氣（qì）體，錳（měng）鋼隨料加入，溶化期間用大功率送電，當鋼溶化90%時，測量鋼液溫度，避（bì）免（miǎn）鋼液溫度過高，當鋼液溫度達到（dào）1500度時，取樣做爐前（qián）化學成分分析，然後根據分析結果，加入（rù）鐵合金調整所需要的各種金屬元素。在鋼（gāng）液溫（wēn）度達到（dào）1550度時出鋼。采（cǎi）取插入法在鋼包中衝鋁終（zhōng）脫氧，加鋁後用強製（zhì）置入法迅速向鋼（gāng）液中加（jiā）入（rù）調製劑（jì），待鋼液表麵將（jiāng）要結膜時（shí）迅速澆（jiāo）注。

②鑄造

鑄造是影響（xiǎng）鑄（zhù）件質量的一個重要環節，要嚴格執行鑄（zhù）造（zào）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（zhì）在1460～1480度。因澆注溫度低，要注意澆冒口係統（tǒng）通暢，使鋼液能平穩（wěn）而暢通（tōng）的快速充型和有效補縮，防止產生冷裂，改善鑄造一次結晶（jīng）組織，消除柱狀（zhuàng）晶，創造形成等軸晶的熱力學條件，減少晶見缺陷和偏析，提高鋼的致密性，保（bǎo）證鑄件具有良好的機械性能。

③熱處理

鑄態的板錘和錘頭比較脆，因此不能鑄態使（shǐ）用，必（bì）須經過固熔處理（水韌處理）。板錘和錘（chuí）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（dào）爐溫達到1050度時（shí）保溫20到24小時（shí），完成（chéng）炭化物的分解，碳（tàn）、錳等元素溶入奧（ào）氏體，並（bìng）使其（qí）均勻化。等到爐（lú）溫達到1100度時打（dǎ）開爐門，把（bǎ）工件迅速放入（rù）水池淬火。淬火采用大容積水（shuǐ）池，流動水處理，既在水池上方讓熱水溢處。水池內的水的溫度嚴格控製在20到40度（dù）之間。淬火完成（chéng）後，取出（chū）工件空氣中自（zì）然冷卻。

⑷使用效果

改性高錳鋼板錘和破碎機錘頭在經過（guò）變質處理後（hòu），細化了（le）晶（jīng）粒，使其耐磨性提高，且有較好的韌性，有效的防（fáng）止了在（zài）強烈衝擊（jī）狀況（kuàng）下（xià）的斷裂和掉塊問題（tí），其表麵加工硬化能力也（yě）得到提高。普通高錳（měng）鋼和（hé）改性高錳鋼板（bǎn）錘的使用性能（néng）對比如下表4-3。
表（biǎo）4-3  性能對比表

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