破碎（suì）機錘（chuí）頭材質的選擇及改性

這（zhè）是解決關於提（tí）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：改性高錳鋼板錘和錘頭的（de）研製。

錘式破碎機的關（guān）鍵部件是板錘和錘頭，其安全性（xìng）、可（kě）靠性、耐磨性和（hé）使用壽命（mìng）等性能，直接影響破碎機的安全生產、正常運行及生產成本。有一個例子（zǐ），曾有一個工（gōng）廠所用（yòng）的破碎機是PC1600×1600錘式破（pò）碎機，試用過很多廠家提供的高錳鋼板錘和（hé）錘頭，但有的使用時出現掉塊和斷裂，有的工作表麵出現嚴重的犁溝和流變，隻能使用1到3個月。為此，該廠與一家有限公司合作，共同開發研製了一種改性高錳鋼板錘和錘頭。並經過幾（jǐ）年的使用證明，這種板錘和錘頭能夠有效（xiào）避免上述問題，使用壽命和抗磨損能力較以往（wǎng）所用的普通高錳鋼產品（pǐn）提高了一倍以上。

⑴ 高錳鋼板錘和錘頭的缺點

高錳鋼板錘和錘頭的鑄態組織是奧氏體和碳化物，經過水韌處理後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（biǎo）麵能夠產生加工硬化層，從而（ér）使其具（jù）有較好的耐磨性。但因石灰石硬度（dù）較低，在中低衝擊應（yīng）力下，高錳鋼板錘和錘（chuí）頭（tóu）表麵不能形成足夠的加工硬化層，因此其工作表麵硬度（dù）不夠高，磨損較快。另外，高錳鋼在三百度（dù）以下時，其內（nèi）部組織的晶界周（zhōu）圍（wéi）會產（chǎn）生炭化物的重新析出，使比較完（wán）整致密的機體被（bèi）碳化物割裂開。這（zhè）樣，硬度（dù）低於碳化物（wù）的機體先被磨損，從而使碳化（huà）物凸（tū）現出來；而凸現出來的碳化（huà）物被劃傷、擊碎或（huò）脫落，又失去（qù）了（le）對機（jī）體的保護（hù）作（zuò）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（hěn）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（gāo）錳鋼的（de）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（gǎi）性高（gāo）錳鋼板錘和錘頭（tóu）的化學成分時，加入了鉻（Cr）、鉬（Mo）、鈦（Ti）、釩（V）和稀土元素，以降低奧氏體（tǐ）的穩定性，使其機體上（shàng）形成大量微小的第二（èr）相質點，阻止位錯運動（dòng），從而，強化了基體；並（bìng）且在奧氏體上彌散（sàn）析出球狀炭（tàn）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（gāo）韌（rèn）性、高強（qiáng）度和良好的抗磨損性能。

①碳含（hán）量（liàng）

碳是影響鋼的各種性能的主導元素。在（zài）一（yī）定範圍內，碳含（hán）量增加，鋼的硬度、破壞強度、屈服強度（dù）和耐磨性能都增加。但當大於1.4%時，鋼的韌性就會降低，並出現粗大的（de）沿晶界分布的炭化物，給消除炭化物的（de）固溶處理帶來困難。因此應控製碳含量在1.1～1．2%。

②錳含（hán）量（liàng）

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（liàng）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（hán）量的增加，鋼（gāng）的強度、耐磨性也增加。但當錳含量大於1.4%時，鋼的各種性能（néng）就不再提高，且生成錳的碳化物，易產生粗大的柱轉狀晶，給（gěi）熱處理帶來困難，並（bìng）會加大鑄造收縮，降低鋼的導熱（rè）性能，從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

矽有顯著的固溶強化（huà）作用，增加剛的致密性、提高耐磨性。當矽含量〈0.3%時，鋼中氧化錳含量增加，將促進熱裂，不能保證脫氧；矽（guī）含量過高時，會降低碳在其中的（de）溶解度，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（tòu）性，固溶強化基體，促（cù）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（róng）入奧氏體，可大幅度提高鋼的淬（cuì）透性、回火（huǒ）穩定（dìng）性（xìng）以及細化晶粒（lì），還有控製回火脆性（xìng）、改（gǎi）善衝擊韌性的作用，鉬宜控（kòng）製在0.25%～0.4%；

鈦、釩和稀土（tǔ）元素主（zhǔ）要用作變質劑，可淨化晶界，細化晶粒，在（zài）奧氏體基（jī）體（tǐ）上（shàng）彌散析出球狀炭化物，以實現綜（zōng）合（hé）強化，其含量（liàng）甚（shèn）微；

錳鐵中含（hán）有較高（gāo）的磷，是對鋼有害的元素，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，對衝擊韌（rèn）性和耐磨性均不利，其含量應（yīng）控製在小（xiǎo）於0.07%。

⑶製造工藝

①熔煉

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

②鑄（zhù）造

鑄造是影響鑄件質量（liàng）的一個重（chóng）要環節（jiē），要嚴格（gé）執行鑄造（zào）工藝，澆（jiāo）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。因澆注溫度低，要注意澆冒口係統通暢，使鋼液能平穩（wěn）而暢通的（de）快速充型和有效補縮，防止產生（shēng）冷裂，改善鑄造一次結晶組織，消除柱狀（zhuàng）晶，創造形成等軸晶（jīng）的熱力學（xué）條件，減少晶（jīng）見缺陷和偏析，提高鋼的致密性，保證鑄件具有（yǒu）良好的機械性能。

③熱處理

鑄態的（de）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（chù）理（水韌處理）。板錘和錘頭的入爐（lú）溫度在400度以下，然（rán）後，隨著溫度的升高，分階段（duàn）進行梯形保溫，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、錳等元素溶入奧氏體，並使其均勻化。等（děng）到（dào）爐（lú）溫達到1100度時打開爐門，把工件迅（xùn）速放入水池淬火。淬火采用大容積水池，流動水（shuǐ）處理，既在水池上方讓熱水溢處。水池內的水的（de）溫度嚴（yán）格控製在20到40度之間。淬火完成後，取出（chū）工件空氣中自然冷卻。

⑷使用效果

改性高錳（měng）鋼板錘和破碎機錘頭在經過（guò）變質處（chù）理（lǐ）後，細化了晶粒（lì），使（shǐ）其耐（nài）磨性提高，且有較好的韌性，有（yǒu）效的防止了在強烈衝擊狀況下的斷（duàn）裂和掉塊問題，其表麵加（jiā）工硬化（huà）能力也得到提高。普通高錳鋼和改性高錳鋼板錘的使用性能對比如下表（biǎo）4-3。
表4-3  性能對比表

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